JP3736527B2 - Inverter power module installation structure - Google Patents

Inverter power module installation structure Download PDF

Info

Publication number
JP3736527B2
JP3736527B2 JP2002379304A JP2002379304A JP3736527B2 JP 3736527 B2 JP3736527 B2 JP 3736527B2 JP 2002379304 A JP2002379304 A JP 2002379304A JP 2002379304 A JP2002379304 A JP 2002379304A JP 3736527 B2 JP3736527 B2 JP 3736527B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ipm
power module
power
inverter device
case
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002379304A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004215340A (en
Inventor
有満　　稔
正樹 中野
久行 古瀬
浩之 坪井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2002379304A priority Critical patent/JP3736527B2/en
Publication of JP2004215340A publication Critical patent/JP2004215340A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3736527B2 publication Critical patent/JP3736527B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源であるバッテリと交流電流により駆動される回転電機との間に配置され、直流電流と交流電流との相互変換を行うインバータ装置のパワーモジュール設置構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインバータ装置におけるパワーモジュールに直流電流を供給するＤＣバスバーは、各パワーモジュールと直流電源とを直列につなぐ形状となり、電解コンデンサに接続する部分が正負の積層された形状を採用している。また、パワーモジュールは、単一平面である冷却面に平面的に配置してある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２９８６４１号公報（図３，図５）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインバータ装置のパワーモジュール設置構造にあっては、パワーモジュールの数が増えた場合、冷却面となる平面の面積が大きくなり、電気自動車等のエンジンルーム内に設置するのが困難になるという問題点があった。また、電解コンデンサと各パワーモジュールの距離はほぼ等しくなっているが、直流電源供給元から各パワーモジュールの距離に偏りがあり、スイッチングにより発生する直流電源電圧の変動に対する電解コンデンサの効果にばらつきが出るため、例えば、複合電流により回転電機を駆動する場合、複数のパワーモジュールが同相となったときの各パワーモジュールの出力電流が均等にならない。
【０００５】
また、電解コンデンサ付近は面形状をしているが、パワーモジュールの端子付近は細いバー形状となっているため、電源から距離が離れるに従ってＤＣバスバーにおけるインダクタンスが大きくなり、直流電源系における電気的特性においてもパワーモジュールの増設には不向きであるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、直流電源から各パワーモジュールまでのＤＣバスバーのインダクタンスを低減し、かつ、均等にすることで、パワーモジュールのスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えることができるインバータ装置のパワーモジュール設置構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のパワーモジュール設置構造では、直流電源であるバッテリと交流電流により駆動される回転電機との間に配置され、ＤＣバスバーと、パワーモジュールと、電解コンデンサとをケース内に有するインバータ装置において、
前記複数のパワーモジュールを、２組に分けて互いに対向状態で配置し、該パワーモジュールへ直流電流を給電する正負一対の積層されたＤＣバスバーを、各パワーモジュールの直流給電端子部で囲まれた領域を埋める面形状とし、
前記複数のパワーモジュールを、冷却面を外側に向けて略垂直の縦置きに配置し、
前記ＤＣバスバーを、面形状の両端周縁部を略垂直に起立したＵ字の断面形状とし、
前記ＤＣバスバーの垂直起立部を、パワーモジュールの直流給電端子部に接続したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明のインバータ装置のパワーモジュール設置構造にあっては、積層されたＤＣバスバーを、各パワーモジュールの直流給電端子部で囲まれた領域を埋める広い面形状とすることで、直流電源から各パワーモジュールまでのＤＣバスバーのインダクタンスを低減し、かつ、均等にすることで、パワーモジュールのスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えることができる。
各パワーモジュールを、冷却面を外側に向けて略垂直に縦置き配置し、各パワーモジュールへ直流電流を給電する正負一対の積層されたＤＣバスバーの断面形状を、広い面形状の両端周縁部を略垂直に起立したＵ字形状としたため、パワーモジュールのスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えるという高い電気的特性を保持したまま、パワーモジュールの立体的な縦置き配置により、コンパクト性を損なうことなくパワーモジュールの増設に対応することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインバータ装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
［ハイブリッドシステム］
図１は第１実施例のインバータ装置が適用されたパラレル型のハイブリッドシステムの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ（回転電機）、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、Ｉはインバータ装置である。
【００１１】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、そのエンジン出力軸５は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2に対し、フライホイールダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１２】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、モータカバー１とモータケース２により画成されたモータ室内に配置され、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRからの出力軸である第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORからの出力軸である第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2に連結されている。
【００１３】
この複軸多層モータＭは、１つのステータＳにより２つのロータIR,ORを駆動するため、それぞれのロータIR,OR間にトルク干渉が発生してはならない。数学的に電圧と電流の周波数が異なる時には、それらの内積はゼロになり、電力が発生しないことが知られているが、これは電流と磁束においても言えることである。よって、各ロータIR,ORの永久磁石の数を変えることにより、各ロータIR,OR間のトルクを非干渉に設計できる。また、コイル電流を複合電流にすることで、各ロータIR,ORを独立に制御できる。以上のことにより、第１実施例の複軸多層モータＭでは、コイル電流として複合電流による６相交流を用い、ステータＳに１８個のコイルを有し、アウターロータORに６極対の永久磁石を有し、インナーロータIRに３極対の永久磁石を有する構成を採用している。
【００１４】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、動力源の回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、ギヤハウジング３とフロントカバー４により画成されたギヤ室内に配置され、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤR1とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１５】
前記駆動出力機構Ｄは、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの共通キャリヤＣに連結された出力ギヤ１１から駆動輪に至る機構である。この駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒと、を有して構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。
【００１６】
前記インバータ装置Ｉは、バッテリ１７の直流電流を複合電流による６相交流に変換して複軸多層モータＭの２つのロータを駆動するモータドライバ機能と、複軸多層モータＭのロータ回転により発電した複合電流による６相交流を直流電流に変換してバッテリ１７へ充電する機能と、複軸多層モータＭの２つのロータのうち一方のロータをモータとして用い他方のロータをジェネレータとして用いるモータ・ジェネレータ機能と、を有する装置である。
ここで、「複合電流による６相交流」とは、図２に示すように、アウターロータORの磁極数に同期した周波数による電流(Current1)と、インナーロータIRの磁極数に同期した周波数による電流(Current2)と、を複合させた複合電流とし、この複合電流をアウターロータORは１２０度づつ、インナーロータIRは６０度づつ位相をずらして６相（Ｕ相，U'相，Ｖ相，V'相，Ｗ相，W'相）としたものをいう。
【００１７】
このインバータ装置Ｉは、ハイブリッドコントローラ１８からの指令に基づきモータコントローラ１９にてＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を入力して作動し、後述するように、直流電流と複合電流との相互変換を行うスイッチング回路による６個のインテリジェント・パワー・モジュール（略称：ＩＰＭ）等を有して構成される。なお、２つのロータの一方をモータとし、他方をジェネレータとして運転する場合、モータ駆動電力と発電電力の差の分の電力と無効電力をＩＰＭに流すだけでよいので、効率が大幅に向上できるというメリットがある（無効電力を増やすと、効率は悪化するので、向上できる）。
ここで、「インテリジェント・パワー・モジュール」とは、スイッチング素子の小型化や低損失化と、複数の素子を１パッケージに収めるモジュール化と、ベース（ゲート）ドライブ回路や保護機能を含めたインテリジェント化と、を図ったスイッチング回路をいう。
【００１８】
［インバータ装置からモータへのコイル給電構造］
図３は複軸多層モータＭを示す縦断側面図であり、図４はインバータ装置ＩからのステータＳへのコイル給電構造をギヤ室側から視た図である。
【００１９】
前記インバータ装置Ｉからの複合電流による６相交流を、ステータＳのＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル、U'相コイル、V'相コイル、W'相コイルに供給するコイル給電構造は、図３に示すように、給電接続端子２０とバスバー径方向積層体２１と給電コネクタ２２とバスバー軸方向積層体２３により構成される。なお、モータ制御において必要情報であるロータの回転数・回転方向・回転位置を検出するセンサとして、インナーロータIRの回転を検知するレゾルバ２４と、アウターロータORの回転を検知するレゾルバ２５とが設けられている。
【００２０】
前記給電接続端子２０は、図４に示すように、Ｕ相Ｖ相Ｗ相の給電接続端子組と、U'相V'相W'相の給電接続端子組により構成され、この２つの端子組がギヤ室を画成するモータケース２の周方向に異なる位置に配置固定されている。
【００２１】
前記バスバー径方向積層体２１は、ギヤ室内に配置され、銅等の導電材による３枚のプレートを互いに所定の隙間を介して径方向に重ね合わせ、隙間を含む全体を絶縁樹脂で覆い、方形断面形状に成形することで構成されている。そして、このバスバー径方向積層体２１は、図４に示すように、出力ギヤ１１の径方向外周位置であって、出力ギヤ１１の外径形状に沿うように２組配置され、出力ギヤ１１により外径方向に飛散する油により冷却性を確保している。
【００２２】
前記給電コネクタ２２は、ギヤ室とモータ室との隔壁部２ａを貫通して設けられ、各相の給電コネクタ２２のギヤ室に露出した一端部にバスバー径方向積層体２１の各相プレートを接続している。
【００２３】
前記バスバー軸方向積層体２３は、ステータＳの正面側エンドプレートに固定され、リング状の各相プレートと中性点用プレートとの間にそれぞれ絶縁材を介装して軸方向に積層した後、全体を絶縁樹脂にて封止して構成される。そして、リング状プレートから内側に突出した各相給電部に各相の給電コネクタ２２が接続され、リング状プレートから外側に突出したコイル接続部にステータＳの各相のコイルが接続される。
【００２４】
［インバータ装置の概要］
図５はインバータ装置Ｉの全体平面図、図６は図５のＡ−Ａ線によるインバータ装置Ｉの全体断面図、図７は図５のＢ−Ｂ線によるインバータ装置Ｉの全体断面図、図８はインバータ装置Ｉのインバータロワケースを示す底面図である。
【００２５】
インバータ装置Ｉは、図５に示すように、インバータアッパーケース３０内の左下領域に、直流電流と複合電流との間の相互変換を行うスイッチング回路を有するインテリジェント・パワー・モジュール７０（以下、ＩＰＭ７０という。）が設けてある。このＩＰＭ７０は、６相の複合電流のそれぞれに対応して６個設けられていて、これを３個＋３個の２組に分け、この２組を縦置きに対向配置している。
【００２６】
そして、前記ＩＰＭ７０の直流側には、バッテリ１７からの直流電源を引き込むＤＣ電源引き込み端子部７１と、該ＤＣ電源引き込み端子部７１とＩＰＭ７０のＤＣ端子間を接続する２枚（正極と負極に対応）の第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ及び第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂと、ＩＰＭ７０の影響による入力直流電源の電圧変動を平滑化する３個の電解コンデンサ７４と、が設けられている。
【００２７】
前記ＩＰＭ７０の交流側には、ＩＰＭ７０のＡＣ端子とＡＣ電源出力端子部７５のＡＣ端子間を接続する６枚（６相に対応）のＡＣバスバー７６と、複合電流による６相交流を複軸多層モータＭに出力するＡＣ電源出力端子部７５と、が設けられている。なお、インバータアッパーケース３０内の余裕スペースである右下領域には、低圧駆動の車載のポンプモータ用インバータ９０やインバータ駆動のＣＵＰボードが設置されている。なお、インバータアッパーケース３０の上面には、アッパーカバー３１が全体を覆って固定されている。また、インバータアッパーケース３０の底面には、インバータロワケース５０とロワカバー５１が固定されている。
【００２８】
よって、上記複軸多層モータＭのＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル、U'相コイル、V'相コイル、W'相コイルに複合電流を印加する場合、ＤＣ電源引き込み端子部７１において、バッテリ１７からの直流電源を、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ及び第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂを介してＩＰＭ７０に入力し、ＩＰＭ７０において、入力した直流電流を複合電流による６相交流に変換し、ＩＰＭ７０からの複合電流による６相交流をＡＣバスバー７６及びＡＣ電源出力端子部７５を介して出力することによりなされる。
【００２９】
前記３個の電解コンデンサ７４と、６個のＩＰＭ７０と、ポンプモータ用インバータ９０との冷却は、図６及び図７に示すように、インバータアッパーケース３０に形成されたコンデンサ冷却水路３２とＩＰＭ冷却水路３３とインバータ冷却水路３４に冷却水を導く強制水冷により行われる。各冷却水路３２，３３，３４は、図８に示すように、インバータアッパーケース３０に対し水密性を保ちながら固定されたインバータロワケース５０に形成されたロワケース給水路５２とロワケース排水路５３とに連通し、前記ロワケース給水路５２に給水管５４が接続され、前記ロワケース排水路５３に排水管５５が接続される。
【００３０】
冷却作用は、給水管５４からロワケース給水路５２を介して各冷却水路３２，３３，３４に冷却水が供給されることで、３個の電解コンデンサ７４で発生した熱を奪って冷却し、６個のＩＰＭ７０で発生した熱を奪って冷却し、ポンプモータ用インバータ９０で発生した熱を奪って冷却する。そして、加熱された冷却水は、ロワケース排水路５３に集められ、排水管５５から排出される。
【００３１】
以下、第１実施例のインバータ装置Ｉが備えた特徴点のそれぞれについて、構成と作用と効果を詳細に説明する。
【００３２】
［ＩＰＭ電源側構造］
まず、構成を説明する。
【００３３】
前記ＩＰＭ７０の電源側には、図５及び図６に示すように、前記ＤＣ電源引き込み端子部７１とＩＰＭ７０のＤＣ端子の間に３個の電解コンデンサ７４を設置し、前記ＤＣ電源引き込み端子部７１と前記３個の電解コンデンサ７４と前記ＩＰＭ７０のＤＣ端子とを、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ及び第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂにて結合させている。
【００３４】
そして、ＩＰＭ７０及び電解コンデンサ７４は、縦平面上にＩＰＭ７０を設置し、横平面上に電解コンデンサ７４を設置するというように、互いに直交する別の平面上に設置されている。
【００３５】
さらに、前記ＤＣ電源引き込み端子部７１からＩＰＭ７０のＤＣ端子の間に設置された電解コンデンサ７４は、ＤＣ電源引き込み端子部７１側の第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂに結合されている。そして、ＤＣバスバーを構成する第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂと第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂとは、図５に示すように、直交するように連結され、両バスバー７２ａ，７３ａの連結部にはボルト・ナット７７ａが設けられ、両バスバー７２ｂ，７３ｂの連結部にはボルト・ナット７７ｂが設けられ、ボルト・ナット７７ａ，７７ｂにより切り離しができるように構成されている。
【００３６】
次に、作用を説明する。
【００３７】
複軸多層モータＭのような複合電流で駆動される回転電機をインバータ装置により駆動する際、ＩＰＭには複合電流が通電される。この複合電流は平均値の低減によってインバータ効率には有利であるが、ピーク電流が大きくなり、図９に示すように、ＩＰＭのターンオフ時に生ずるサージ電圧も大きくなる。
【００３８】
大きなサージ電圧が発生することにより、車載されたラジオなどの受信機器をはじめその他の電子部品にノイズとして表れ、誤動作を招く。このために、ＩＰＭから発生したノイズはインバータ外部へ漏らさないようにするべきである。
【００３９】
これに対し、図５及び図６に示す第１実施例では、ＤＣ電源引き込み端子部７１とＩＰＭ７０のＤＣ端子の間に３個の電解コンデンサ７４を設置してあり、これによりＩＰＭ７０で発生したノイズを減衰してインバータ装置Ｉから出すことができる。
【００４０】
すなわち、図１０(a)には第１実施例のＩＰＭ電源側構造の等価回路を示し、図１０(b)には図１０(a)と比較して電解コンデンサをＩＰＭに近い位置に設置した場合のＩＰＭ電源側構造の等価回路を示す。
この図１０(b)の等価回路では、ノイズ源に対してＲＣフィルタを形成しており、高周波域での減衰率は-20[db/dec]である。一方、図１０(a) の等価回路では、ノイズ源に対してＬＣフィルタを構成しており、高周波域で-40[db/dec]の減衰率を持ち、図１０(a)の方がより大きくノイズを減衰できる。
【００４１】
第１実施例のＩＰＭ電源側構造では、ＩＰＭ７０及び電解コンデンサ７４は、インバータアッパーケース３０の底面に対して３次元的に交わることなく別の空間に設置されており、電解コンデンサ７４の冷却スペースを設けることが可能である。これは耐リップル量の小さな電解コンデンサを用いた場合でも冷却を積極的に行うことで温度上昇を抑えることができ、長寿命化に大きく寄与する。
【００４２】
第１実施例のＩＰＭ電源側構造では、電解コンデンサ７４が接続される第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂと、ＩＰＭ７０が接続される第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂが、ボルト・ナット７７ａ，７７ｂによって切り離せる構造になっている。これにより、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂ及び第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂのモジュールの絶縁耐圧評価が可能となり、不具合発生時により短期間で原因究明を行うことに寄与できる。
【００４３】
第１実施例のＩＰＭ電源側構造では、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂと第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂが直交しているため、お互いにバスバーを流れる電流による電磁ノイズを低減できる。
すなわち、図１１(a)には第１実施例のＩＰＭ電源側構造のように直交して２つのＤＣバスバーを設定した場合のバスバー電流による磁束を示し、図１１(b)には平行に２つのＤＣバスバーを設定した場合のバスバー電流による磁束を示す。図１１(b)では、お互いのＤＣバスバーを通電している電流による磁束が鎖交してしまい、容易に相手のＤＣバスバーに電圧を発生させてしまう。一方、図１１(a)では電流の向きに対して電圧を発生することがないため、お互いの電磁ノイズを軽減できる。
【００４４】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例のＩＰＭ電源側構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４５】
(1)バッテリ１７からのＤＣ電源引き込み端子部７１と、電解コンデンサ７４と、ＩＰＭ７０のＤＣ端子と、を第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ及び第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂによりシリーズに接続するようにしたため、両ＤＣバスバー７２，７３のインダクタンス及び電解コンデンサ７４のフィルタ作用でＩＰＭ７０のターンオフ時に生じるサージ電圧の原因となる電流変化を抑制することができる。また、通常使用されるラジオノイズ低減のためのフィルタ容量を削減できコスト低減にも寄与する。
【００４６】
(2)インバータアッパーケース３０上において、ＩＰＭ７０を設定したパワーモジュール領域と、電解コンデンサ７４を設定したコンデンサ領域とを異なる平面上に設定したため、電解コンデンサ７４の強制冷却を行うことができる。従って、低リップルの容積の小さな電解コンデンサ７４でも冷却により性能を満足できる。これによりコスト低減に寄与する。
【００４７】
(3)電解コンデンサ７４を結合する第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂと、ＩＰＭ７０を結合する第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂを切り離しができるようにしたため、インバータ性能である絶縁、耐圧を評価する際にそれぞれモジュール単位で行うことが可能である。この結果、故障や整備上のチェックに要する時間を削減できる。
【００４８】
(4)複数の電解コンデンサ７４を接続している第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ及び複数のＩＰＭ７０を接続している第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂをお互いに直交して設置したため、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂに流れる電流による電磁ノイズと、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂに流れる電磁ノイズをお互いに軽減することができる。
【００４９】
［電解コンデンサ冷却構造］
まず、構成を説明する。
【００５０】
前記電解コンデンサ７４は、図５及び図６に示すように、コンデンサ側面及びコンデンサ底面に相似な形を有する３個のコンデンサ挿入溝３５をインバータアッパーケース３０に形成し、該コンデンサ挿入溝３５に電解コンデンサ７４の端子７４ａ，７４ｂを上面にして入れることで設定される。なお、電解コンデンサ７４の外周面及びコンデンサ挿入溝３５の溝面との間に形成される空間には、シリコングリスなどの空気層を埋めるものを入れて伝熱性能を上げている。
【００５１】
そして、前記コンデンサ挿入溝３５の外周部に、図６及び図８に示すように、連なる３個のコンデンサ側面形状に沿ってコンデンサ冷却水路３２を形成し、該コンデンサ冷却水路３２に冷却水（冷媒）を流すことで側面から電解コンデンサ７４を冷却するようにしている。
【００５２】
前記電解コンデンサ７４は、図５に示すように、＋端子７４ａと−端子７４ｂの配列方向を、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂを通電する電流の方向に対し垂直方向に設定している。そして、一方の第１ＤＣバスバー７２ａに＋端子７４ａのみを接続し、他方の第１ＤＣバスバー７２ｂに−端子７４ｂのみを接続することで、＋端子７４ａと−端子７４ｂを、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂの電流方向に平行な直線上に並べて配置している。
【００５３】
次に、作用を説明する。
【００５４】
電解コンデンサ７４の冷却は、図８に示すように、ロワケース給水路５２に連通するコンデンサ給水口５６から冷却水を導入し、３個のコンデンサ側面形状に沿うコンデンサ冷却水路３２を冷却水が流れ、ロワケース排水路５３に連通するコンデンサ排水口５７から冷却水を排出することで側面冷却がなされる。また、連なる３個の電解コンデンサ７４の底面位置には、図６に示すように、ロワケース排水路５３が配置されることで、ロワケース排水路５３（底面冷却水路）の冷却水により電解コンデンサ７４の底面冷却も同時に行われる。
【００５５】
一般にインバータ装置に使用される電解コンデンサ７４は、図１２に示すように、＋端子７４ａと、−端子７４ｂと、防爆穴７４ｃと、ゴムパッキン７４ｄと、ベークライト７４ｅ、ペースト状電解液７４ｆと、絶縁紙７４ｇと、酸化皮膜７４ｈと、を有する構造である。
【００５６】
電解コンデンサ７４については、温度が10[度]上昇すると、寿命が半減すると言われており、インバータ装置Ｉの寿命を決定づける大きな要因である。
【００５７】
これに対し、第１実施例の平滑コンデンサ配置構造では、電解コンデンサ７４を、両端子７４ａ，７４ｂを上部にしてインバータアッパーケース３０に設けられたコンデンサ挿入溝３５に挿入すると、上記のように、電解コンデンサ７４の側面及び底面の両方から冷却水により冷却されることで、高い冷却効果が見込まれる。
【００５８】
また、電解コンデンサ７４の固定に関しては、インバータアッパーケース３０に設けられたコンデンサ挿入溝３５に挿入することに加え、図１３に示す部位にバンド７４ｉを設けてインバータアッパーケース３０に固定している。これにより大きな加速度入力に対しても十分な固定力が得られる。また、図１３に巻かれたバンド７４ｉは、図１２に示した電解コンデンサ７４の構造から、ゴムパッキン７４ｄ及びベークライト７４ｅの存在する部位であるために、この部分まで冷却する必要は無く、従って、両端子７４ａ，７４ｂを上面にしたことで、インバータアッパーケース３０に形成されたコンデンサ挿入溝３５の高さを低くでき、材料コスト及び重量の面で有利である。
【００５９】
第１実施例の電解コンデンサ冷却構造では、＋端子７４ａと−端子７４ｂの配列方向を、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂを通電する電流の方向に対し垂直方向に設定している。これにより、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂの至る所でプラス側電流とマイナス側電流による磁束をキャンセルできることになり、これにより第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ自体の相互インダクタンスが軽減され、電磁ノイズの影響を軽減できる。
【００６０】
第１実施例の電解コンデンサ冷却構造では、片方には必ず同極の端子を配列したことで、電流経路を最短にすることでき、自己インダクタンスを低減できる。加えて、作業性の向上が見込まれる。
【００６１】
さらに、第１実施例の電解コンデンサ冷却構造では、両端子７４ａ，７４ｂを上部に設けたこと、及び、電解コンデンサ７４の両端子７４ａ，７４ｂを上記のようにバスバー電流に対して直交し、かつ、同列には同極の端子を設けた構造により、サージ電圧を低減できると共に、発生した熱を効果的に除去できる。従って、低リップル容量で、ＥＳＲ（等価直列抵抗）の大きな、即ち、安価な電解コンデンサ７４でも適用できる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例の電解コンデンサ冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６３】
(1)電解コンデンサ７４の側面を強制水冷により冷却するようにしたため、小さな電流リップル容量でも温度上昇を招くことなく、即ち長い寿命で使用できる。また、コンデンサ端子部を上部に出しており、この部分にはゴムパッキン７４ｄ、ベークライト７４ｅ、両端子７４ａ，７４ｂがあるため冷却の必要は無いことで冷却筒となるコンデンサ挿入溝３５の高さを短くできる。
【００６４】
(2)電解コンデンサ７４の側面冷却と同時に、電解コンデンサ７４の底面も冷却するようにしたため、電解コンデンサ７４の高い冷却効果を達成することができる。
【００６５】
(3)バスバー電流に対して電解コンデンサ７４の両端子７４ａ，７４ｂの方向を垂直方向に配置したため、電流の方向を均一にでき、＋，−でキャンセルでき、インダクタンスを小さく維持できる。
【００６６】
(4)片側のみに同極端子を配置しているため、電流密度分布を一様にすることが可能で、上記(2)と同様に、インダクタンスの低減を図れる。また、通常の電解コンデンサ７４を使用するために同一極を同じ位置にすることで誤接続を回避できる。
【００６７】
［平滑コンデンサ配置構造］
まず、構成を説明する。
【００６８】
第１実施例のインバータ装置Ｉでは、上記のように、第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂに３個の電解コンデンサ７４を設けたことに加え、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂのＩＰＭ７０側連結部に、フィルムコンデンサ７８を設けた。
【００６９】
このフィルムコンデンサ７８は、図１４に示すように、薄板状バスバー７９，８０に予め半田付けされたものを、正負の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂと共に、前記ＩＰＭ７０の端子部に、ボルト８１により共締めにて固定されている。
【００７０】
すなわち、垂直配置したＩＰＭ７０が、端子を内側，放熱面を外側となるように配置され、ＩＰＭ７０の正負の直流給電端子部７０ａ，７０ｂには、積層されたＵ字型の第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂが設けられている。この第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂのＩＰＭ７０の正負の直流給電端子部７０ａ，７０ｂに、フィルムコンデンサ７８が薄板状バスバー７９，８０に予め半田付けされたフィルムコンデンサアッセンブリ（図１５）が、積層されたＵ字型の第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂと共に固定されている。
【００７１】
前記フィルムコンデンサアッセンブリは、図１５に示すように、正の第２ＤＣバスバー７３ａと共締めされる導電性の薄板状バスバー７９と、負の第２ＤＣバスバー７３ｂと共締めされる導電性の薄板状バスバー８０と、複数のフィルムコンデンサ７８からなり、正負の導電性の薄板状バスバー７９，８０には、フィルムコンデンサ７８の半田付け性を良くするために、端子状の形状による端子状部７９ａ，８０ａを成形してあり、該端子状部７９ａ，８０ａにフィルムコンデンサ７８の端子を半田付けする構成となっている。なお、半田付けを圧着にすることも可能であることはいうまでもない。
【００７２】
次に、作用を説明する。
【００７３】
入力直流電源の電圧変動を平滑化するために、電解コンデンサ７４のみを搭載した場合、ＩＰＭ７０でのスイッチングがあまりに高周波になると、電解コンデンサ７４はただの抵抗要素となってしまい、入力直流電源電圧の平滑化が不可能となる。つまり、電解コンデンサ７４の周波数特性によってスイッチング周波数帯の上限が限られてしまう。
【００７４】
これに対し、第１実施例の平滑コンデンサ配置構造では、電解コンデンサ７４よりも周波数特性の良いフィルムコンデンサ７８を電解コンデンサ７４と併用することにより、電解コンデンサ７４の対応しきれない高周波域での入力直流電源電圧の平滑化を可能とし、上記の問題を解決できる。
【００７５】
しかし、一般にフィルムコンデンサ７８は容量が小さく、端子を半田付けにて接続する小型のものが多く、大電流に対応するために断面積を大きく取った正負の第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂに半田付けにて取り付けるには、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂに半田付け用の突起を設ける等しなければならない。
【００７６】
そこで、周波数特性の良いフィルムコンデンサ７８を、半田付け性のよい正負の薄板状バスバー７９，８０にあらかじめ多数取り付けてフィルムコンデンサアッセンブリとし、該フィルムコンデサアッセンブリを給電用の正負の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂと共に、ＩＰＭ７０にボルト８１により共締め固定することにより、ＩＰＭ７０の正負の直流給電端子部７０ａ，７０ｂの直近にフィルムコンデンサ７８を多数配置できる構造としている。
【００７７】
このように、電解コンデンサ７４と共にフィルムコンデンサ７８により入力直流電圧の平滑を行うことにより、図１６に示すように、電解コンデンサ７４が対応しきれない高周波域でのスイッチング時の入力直流電圧の平滑には、フィルムコンデンサ７８が対応できるため、従来よりも高周波スイッチング時でも入力直流電圧の安定化を図ることができる。
【００７８】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例の平滑コンデンサ配置構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００７９】
(1)あまり高周波には対応できないが大容量である電解コンデンサ７４と、容量は小さいが周波数特性の優れたフィルムコンデンサ７８を併用するため、従来よりも高周波域での高速スイッチング状態であっても、入力直流電源電圧を安定させることができる。
【００８０】
(2)半田付け性の良い薄板状バスバー７９，８０に予めフィルムコンデンサ７８を半田付けしてアッセンブリ化し、該アッセンブリを第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂと共にＩＰＭ７０の正負の直流給電端子部７０ａ，７０ｂにボルト８１により共締めする構造としたため、給電用のＤＣバスバーに半田付け用の突起等を造作することなく、容易に多数のフィルムコンデンサ７８をＩＰＭ７０の直流給電端子部７０ａ，７０ｂの付近に設置することができる。
【００８１】
［ＩＰＭ縦置き構造（パワーモジュール設置構造）］
まず、構成を説明する。
【００８２】
前記６個のＩＰＭ７０は、図１７に示すように、２組（３個のＩＰＭ７０と３個のＩＰＭ７０）に分けて互いに対向状態で縦置き配置され、該ＩＰＭ７０へ直流電流を給電する正負一対の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂは、各ＩＰＭ７０の直流給電端子部７０ａ，７０ｂで囲まれた領域を埋めるような広い面形状をしている。
【００８３】
前記６個のＩＰＭ７０は、冷却面７０ｃを外に向けるように略垂直に配置され、該ＩＰＭ７０へ直流電流を給電する正負一対の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂは、広い面形状の両端周縁部を略垂直に起立してＩＰＭ７０に接続することで、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの断面形状は、図１８に示すように、Ｕ字形状としている。
【００８４】
前記ＩＰＭ７０を垂直に対向配置した場合に、該ＩＰＭ７０を固定する面は片方がインバータアッパーケース３０のケース外壁部３０ａに、もう片方はケース内部の縦壁部３０ｂに設けられ、そこに前記ＩＰＭ７０を固定する上部ボルト穴３０ｃと下部ボルト穴３０ｄは、図１９に示すように、ケース外壁部３０ａから内側の縦壁部３０ｂまで貫通加工にて設けられる。
【００８５】
次に、作用を説明する。
【００８６】
例えば、直流電流供給バスバーとして、電解コンデンサ付近は面形状をしているが、ＩＰＭ端子付近は細いバー状とした場合、電源から距離が離れるに従って直流電流供給バスバーにおけるインダクタンスが大きくなり、直流電源系における電気的特性においてもスイッチングモジュールの増設には不向きである。
【００８７】
そこで、ＩＰＭの冷却面を立体的に配置して部品集積率をあげ、インバータ装置の平面投影面積を抑えつつ、ＩＰＭの増設を可能とする構造とすると、ＩＰＭを冷却する面も立体的にしなければならず、各ＩＰＭの電気的接続方法や、インバータケースへの固定法およびケース冷却面の加工が難しくなり、生産コストが高くなる。
【００８８】
これに対し、第１実施例のＩＰＭ縦置き構造では、電気的特性に優れ、製造時の作業性も良く、かつ、ＩＰＭ７０の立体的な配置を可能とできるインバータ装置Ｉの構成を提供することができる。
【００８９】
まず、ＩＰＭ７０へ直流電流を給電する正負一対の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの形状を、広い面によるＵ字状断面による形状としたため、直流電源からＩＰＭ７０までの電流の経路が面で構成され、距離も短いため、低インダクタンスを実現できる。
【００９０】
すなわち、各ＩＰＭ７０に直流電流を供給する正負の積層されたＤＣバスバーは、直流電源接続部の第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂはバー形状で、ＩＰＭ７０への接続部の第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂは広い面状となっており、広い面状部分が積層されていることにより、直流バスバーである第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂ自体にコンダクタンスが得られる。また、直流電源から各ＩＰＭ７０までの電流経路の距離は可能な限り差が無いようになり、また、各ＩＰＭ７０の各端子間の距離もほぼ等しくできることで、直流電源からＩＰＭ７０までの第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂのインダクタンスを低減できる。
【００９１】
このように、各ＩＰＭ７０において、インダクタンスを小さく、かつ、均等にすることができるため、ＩＰＭ７０のスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えることが可能になる。さらに、正負の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂ自体が立体的な構造となることで、ＩＰＭ７０を接続する部分を立体的にできるため、低インダクタンスの実現という電気的特性を保持したまま、ＩＰＭ７０の立体的な配置が可能となる。
【００９２】
また、インバータアッパーケース３０に略垂直のＩＰＭ冷却面が設置された場合に、ケース内側に設ける縦壁部３０ｂの冷却面にＩＰＭ７０のボルト穴３０ｃ，３０ｄを施工しなければならないが、部品集積率を向上させるため、ケース外壁部３０ｃの冷却面３０ｅと縦壁部３０ｂの冷却面３０ｆの間隔は狭く、また、縦壁部３０ｂの冷却面３０ｆの背面側もインバータアッパーケース３０の可能な限り省スペース化を図る目的で、穴あけ工具が使用できるほどのスペースを設けていないため縦壁部３０ｂの冷却面３０ｆへの穴あけ加工が困難である。
【００９３】
これに対し、インバータアッパーケース３０の外側から穴あけ工具を用いて、ケース外壁部３０ａと内側の縦壁部３０ｂとを貫通する穴あけ加工を設けることにより、ＩＰＭ７０を固定する上部ボルト穴３０ｃと下部ボルト穴３０ｄが一括して設定され、この問題を解決することができる。
【００９４】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例のＩＰＭ縦置き構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００９５】
(1)６個のＩＰＭ７０を３個組により２組に分けて互いに対向状態で配置し、該ＩＰＭ７０へ直流電流を給電する正負一対の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂを、各ＩＰＭ７０の直流給電端子部７０ａ，７０ｂで囲まれた領域を埋めるような面形状としたため、直流電源から各ＩＰＭ７０までの第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂのインダクタンスを低減し、かつ、均等にすることで、ＩＰＭ７０のスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えることができる。
【００９６】
(2)６個のＩＰＭ７０を冷却面７０ｃを外側に向けて略垂直に縦置き配置し、ＩＰＭ７０へ直流電流を給電する正負一対の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの断面形状を、広い面形状の両端周縁部を略垂直に起立したＵ字形状としたため、ＩＰＭ７０のスイッチング時に発生する直流電流の電圧変動を低く抑えるという高い電気的特性を保持したまま、ＩＰＭ７０の立体的な縦置き配置により、コンパクト性を損なうことなくＩＰＭ７０の増設に対応することができる。
【００９７】
(3)垂直に対向配置されるＩＰＭ７０を固定する上部ボルト穴３０ｃと下部ボルト穴３０ｄを、ケース外壁部３０ａから内側の縦壁部３０ｂまで貫通加工にて設けたため、インバータアッパーケース３０の可能な限り省スペース化を図りながら、容易にＩＰＭ固定用の上部ボルト穴３０ｃと下部ボルト穴３０ｄを加工することができる。
【００９８】
［ＩＰＭ冷却構造］
まず、構成を説明する。
【００９９】
ＩＰＭ冷却構造は、図７に示すように、インバータ装置Ｉのインバータアッパーケース３０及びインバータロワケース５０の内部に機械的接合部を設けないで、垂直方向に通水するＩＰＭ冷却水路３３が構成されており、ＩＰＭ７０を垂直に配置している。
【０１００】
前記ＩＰＭ冷却水路３３は、図２０及び図２１に示すように、インバータアッパーケース３０に設けられたケース外壁部３０ａと内側の縦壁部３０ｂに扁平四角錐による鋳物形状に成形され、該ＩＰＭ冷却水路３３の内部にインバータアッパーケース３０とは別体の仕切り板３６が設置されている。そして、図８に示すように、ケース底部の各ＩＰＭ給水路３７から冷却水の給水を行い、ケース底部の各排水路３８から冷却水の排水を行う構造となっている。
【０１０１】
前記ＩＰＭ冷却水路３３は、図８に示すように、前記インバータアッパーケース３０内に６個設置され、インバータアッパーケース３０の下側に設置されるインバータロワケース５９のロワケース給水路５２から冷却水を並列に分配して通水される構成となっている。なお、このロワケース給水路５２と各ＩＰＭ冷却水路３３の給水路３７と連通する給水口３９は、それぞれ内径を規定したオリフィス口とされ、冷却水量を計量し並列に分配して通水する。なお、図８において、４０はロワケース排水路５３と各ＩＰＭ冷却水路３３の排水路３８と連通する排水口である。
【０１０２】
前記ＩＰＭ冷却水路３３を擁するケース外壁部３０ａ及び縦壁部３０ｂと、インバータアッパーケース３０の外壁とが交わる部分の隅には、図２２に示すように、ＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆの面加工時の工具半径による隅肉残りが無くなるように鋳物形状で肉抜き部３０ｇ，３０ｈ（逃げ）を設けている。
【０１０３】
前記ＩＰＭ冷却水路３３は、図２１に示すように、インバータアッパーケース３０の底面から垂直に立ち上がる形状で、前記ＩＰＭ７０が取り付けられるＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆ側に底面側から途中の高さまで水路に平行となる２条の凸リブ３３ａ，３３ｂを設け、該２条の凸リブ３３ａ，３３ｂに挟まれたリブ溝３３ｃに仕切り板３６を固定している。
【０１０４】
前記仕切り板３６は、図２３に示すように、仕切り板３６の先端部を一方に曲げた先端曲げ部３６ａを設け、インバータアッパーケース３０の凸リブ３３ａ，３３ｂに接する側の辺に設けた曲げによる錨状突起部３６ｂ及び前記錨状突起部３６ｂの反対側の辺にＴ字状の張り出し部３６ｃを設け、仕切り板３６をリブ溝３３ｃに差し込むだけで、ＩＰＭ冷却水路３３に容易に固定できるようにしている。
【０１０５】
次に、作用を説明する。
【０１０６】
例えば、冷却面を複数の垂直面として発熱部品を立体的に配置することで発熱部品の設置容積を縮小する場合、単純に垂直方向の冷却水路に底面から給排水させる構造では、水路上部まで冷却水の対流を得ることが難しく、十分な冷却効果を期待できない。
【０１０７】
これに対し、第１実施例では、仕切り板３６により上部まで冷却水の対流をさせることができる垂直型のＩＰＭ冷却構造とすることで、冷却面を複数の垂直面として発熱部品であるＩＰＭ７０を立体的に配置しながら、十分なＩＰＭ冷却効果を達成することができる。
【０１０８】
すなわち、外部の冷却水路からインバータロワケース３０の給水管５４を介してロワケース給水路５２に供給された冷却水は、ロワケース給水路５２から各給水口３９に分配され、各給水口３９からインバータアッパーケース３０の各給水路３７を経過し、仕切り板３６により逆Ｕ字状に形成されたＩＰＭ冷却水路３３の一方の通路を上昇し、上部の隙間を通って他方の通路を下降することで、確実に水路上部まで対流し、発熱部品であるＩＰＭ７０を冷却する。そして、インバータアッパーケース３０の各排水路３８を経過し、各排水口４０からインバータロワケース５０のロワケース排水路５３に集合し、ロワケース排水路５３から配水管５５を経過し、再び外部の冷却水路に還流される。
【０１０９】
これにより、発熱部品であるＩＰＭ７０の垂直配置が可能となり、インバータアッパーケース３０及びインバータロワケース５０の底部面積を広げることなく、発熱部品であるＩＰＭ７０の搭載数量を増やすことができる。
【０１１０】
また、インバータアッパーケース３０のＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆとケース外壁の交点部には、鋳物形状で肉抜き部３０ｇ、３０ｈ（逃げ）を設定したことにより、部品集積率を上げることができる。
【０１１１】
また、インバータアッパーケース３０には、ＩＰＭ冷却水路３３を構成する部品同士の接合面（合せ面）が無いため、強電部に冷却水が接触することによって起こる短絡事故を防止でき、加えて、冷却水路全体の部品点数が少なく、組立ても容易であるため、生産コストを抑えることができる。
【０１１２】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例のＩＰＭ冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【０１１３】
(1)ＩＰＭ冷却構造は、インバータ装置Ｉのインバータアッパーケース３０及びインバータロワケース５０の内部に機械的接合部を設けないで、垂直方向に通水し、垂直型のＩＰＭ冷却水路３３の上部まで冷却水を対流させることができるように構成しているため、ＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆを複数設置でき、且つ、ＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆが垂直であるため発熱体となるＩＰＭ７０を垂直配置でき、部品集積率が上げられインバータアッパーケース３０の底部の面積を広げることなく冷却面積を広げられる。この結果、車両への搭載性を損なわずにＩＰＭ７０の搭載数を増やすことができる。また、水気を嫌う強電部品を収納する空間と、冷却水を循環させるＩＰＭ冷却水路３３が、鋳物により完全に分離されている構造なので、強電部品への冷却水の接触を防ぐことができる。
【０１１４】
(2)鋳物形状によるＩＰＭ冷却水路３３の内部に仕切り板３６を設置したため、ＩＰＭ冷却水路３３と仕切り板３６との組み合わせという簡単な構成でありながら、垂直型のＩＰＭ冷却水路３３の上部まで冷却水を対流させることができる。
【０１１５】
(3)発熱部品であるＩＰＭ７０に対して個別に分割してＩＰＭ冷却水路３３を設置し、各々のＩＰＭ冷却水路３３に必要な冷却性能に応じて冷却水量を分配する並列回路構成としたため、６個のＩＰＭ７０をばらつき無く均等に冷却することができる。
【０１１６】
(4)インバータロワケース５０の給水口３９を、各々のＩＰＭ冷却水路３３に必要な冷却性能に応じて冷却水量を計量するオリフィス口に設定したため、分配する６個のＩＰＭ７０に対して効率よく適正な冷却性能を確保できる。
【０１１７】
(5)インバータアッパーケース３０のＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆとケース外壁の交点部には、鋳物形状で肉抜き部３０ｇ，３０ｈ（逃げ）を設定したため、ＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆの面加工をするだけでケース外壁の直近まで寄せてＩＰＭ７０を配置でき、鋳物形状の隅Ｒにより生じるデッドスペースを無くし、部品集積率を上げることができる。
【０１１８】
(6)ＩＰＭ冷却水路３３は、鋳物形状でリブ溝３３ｃを設ける構造なので、特に加工を要することなく、内部に設置する仕切り板３６の固定が可能であり、また、リブ溝３３ｃを発熱体となるＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆ側に成形するので、冷却水との接触面積が広がり、冷却効率を上げることができる。
【０１１９】
(7)鋳物形状に合わせて設けた仕切り板３６の錨状突起部３６ｂ及び先端曲げ部３６ａが、仕切り板３６の材質が有するばね性により、差し込むだけで嵌合し、また、ＩＰＭ冷却水路３３が鋳物形状で成形されることにより発生する抜き勾配と、クサビ型による仕切り板３６の形状によって差し込み過ぎて、水路上部の隙間がなくなることを防げる構造となっているため、ネジやかしめや溶接や接着等の締結措置をすることなく、ＩＰＭ冷却水路３３の上部に隙間を残すように仕切り板３６を固定することができる。
【０１２０】
［スイッチングルーム構造］
まず、構成を説明する。
【０１２１】
第１実施例のスイッチングルーム構造は、図２４及び図２５に示すように、高電圧回路であるＩＰＭ７０と、低電圧回路であるＩＰＭ駆動回路基板８２とを分離し、遮磁シールドを挟んで至近距離に配置した。そして、前記遮磁シールドとなる鉄板は、図２６(a)に示す枠形状をしたベース部材８３と、図２６(b)に示す制御線８４を通す隙間を残して前記ベース部材８３の開口部を塞ぐ蓋状のカバー部材８５と、により構成され、該カバー部材８５にＩＰＭ駆動基板８２が設置されている。
【０１２２】
ベース部材８３は、図２６(a)に示すように、開口部８３ａは制御線８４と接触しても制御線８４を傷つけぬようにヘミング加工したヘミング加工部８３ｂを形成している。また、ベース部材８３の剛性を保つため、インバータアッパーケース３０のＩＰＭ冷却面３０ｅ，３０ｆを渡る方向の両端を略垂直に曲げた曲げ部８３ｃを形成している。
【０１２３】
カバー部材８５は、図２６(b)に示すように、ベース部材８３と合わされた時に制御線８４を通す穴を形成する辺部分をヘミング加工したヘミング加工部８５ａを形成していて、制御線８４と接触しても制御線８４を傷つけぬようにしてある。
【０１２４】
次に、作用を説明する。
【０１２５】
上記スイッチングルーム構造は、インバータアッパーケース３０に、ＩＰＭ７０及び第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂ、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂ、ＡＣバスバー７６、電解コンデンサ７４等が組み込まれ、ＩＰＭ７０にＩＰＭ駆動回路基板８２へ接続する制御線８４が取り付けられた後に、ベース部材８３がインバータアッパーケース３０のケース外壁部３０ａと縦壁部３０ｂの上面位置に固定され、ＩＰＭ駆動回路基板８２を一体に有するカバー部材８５は、カバー部材８５の切欠き状の部分に制御線８４が配置されるようにしてベース部材８３に固定され、最後に制御線８４をＩＰＭ駆動回路基板８２に接続する順番で組み立てられる。
【０１２６】
例えば、高電圧回路であるＩＰＭ７０と、低電圧回路であるＩＰＭ駆動回路基板８２とを至近距離に配置した場合、ＩＰＭ７０のピーク電流が大きくなると電圧変化に伴うサージ電圧が発生しやすく、該サージ電圧が外部回路へ流出した場合に、インバータ装置Ｉ内の低電圧回路であるＩＰＭ駆動回路基板８２や車載された電子機器にノイズがのり、誤作動してしまう。
【０１２７】
これに対し、第１実施例のスイッチングルーム構造は、ノイズの発生源であるＩＰＭ７０を、ノイズにより誤作動をする可能性のあるＩＰＭ駆動回路基板８２やその他の電子機器から電磁的に隔離しているため、ＩＰＭ駆動回路基板８２や車載の電子機器に安定動作と、ＩＰＭ７０におけるピーク電流の増大やスイッチングの高速化を両立できる。
【０１２８】
また、高電圧回路であるＩＰＭ７０と、低電圧回路であるＩＰＭ駆動回路基板８２とを分離し、遮磁シールドを挟んで至近距離に配置したため、ノイズ発生源であるＩＰＭ７０とノイズの影響で誤作動しやすいＩＰＭ駆動回路基板８２との部品集積率が上がり、インバータ装置Ｉを小型化できる。
【０１２９】
また、ＩＰＭ７０とＩＰＭ駆動回路基板８２との間の制御線８４を短くできるので、制御線８４が受けるノイズの影響も低減することができる。加えて、ヘミング加工により制御線８４の周りは、シールドとなる板材が積層された形となるため、ノイズの遮蔽性が向上する。さらに加えて、ベース部材８３とカバー部材８５が重なった状態において、制御線８４を通す穴部分は全周がヘミング加工となっているので、エンジンの回転や車両の走行による振動で制御線８４がシールド部品（ベース部材８３及びカバー部材８５）に接触しても制御線８４を傷つけることがない。
【０１３０】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第１実施例のスイッチングルーム構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【０１３１】
(1)高電圧回路であるＩＰＭ７０と、低電圧回路であるＩＰＭ駆動回路基板８２とを分離し、遮磁シールドを挟んで至近距離に配置したため、ＩＰＭ駆動回路基板８２や車載の電子機器に安定動作と、ＩＰＭ７０におけるピーク電流の増大やスイッチングの高速化を両立できる。加えて、部品集積率が上がり、インバータ装置Ｉを小型化できる。さらに、ＩＰＭ７０とＩＰＭ駆動回路基板８２との間の制御線８４の高電圧回路にさらされる距離を短くできるので、制御線８４が受けるノイズの影響も低減することができる。
【０１３２】
(2)ヘミング加工により制御線８４の周りは、シールドとなる板材が積層された形となり、ベース部材８３とカバー部材８５が重なった状態において、制御線８４を通す穴部分は全周がヘミング加工となっているため、ノイズの遮蔽性が向上すると共に、エンジンの回転や車両の走行による振動で制御線８４を傷つけることがない。
【０１３３】
(3)シールド部品であるカバー部材８５がＩＰＭ駆動回路基板８２を固定するブラケットを兼ているため、ＩＰＭ７０とＩＰＭ駆動回路基板８２とをノイズを遮断しつつ至近距離に配置するという構造を、少ない部品点数で実現でき、コスト低減に寄与できる。
【０１３４】
（第２実施例）
第１実施例のＩＰＭ縦置き構造は、電解コンデンサ７４を第１ＤＣバスバー７２ａ，７２ｂに設けた例であるのに対し、この第２実施例のＩＰＭ縦置き構造は、電解コンデンサ７４を第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂに設けた例である。
【０１３５】
すなわち、図２７及び図２８に示すように、前記対向する一対のＩＰＭ７０，７０の中央部位置に電解コンデンサ７４を縦置き配置し、三対のＩＰＭ７０，７０に対応する３個の電解コンデンサ７４，７４，７４の端子７４ａ，７４ｂを、正負の積層された逆Ｕ状の断面形状を有する第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの面状部分に接続している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【０１３６】
作用を説明すると、各ＩＰＭ７０から電解コンデンサ７４までの距離がほぼ等しく、かつ、距離が短いので、複合電流制御で複数のＩＰＭ７０が同相となった場合、該同相のＩＰＭ７０間の電圧差を無くし、より安定した動作とすることができる。
【０１３７】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第２実施例のＩＰＭ縦置き構造にあっては、上記第１実施例のＩＰＭ縦置き構造による(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【０１３８】
(4)対向する一対のＩＰＭ７０，７０の中央部位置に電解コンデンサ７４を縦置き配置し、三対のＩＰＭ７０，７０に対応する３個の電解コンデンサ７４，７４，７４を、正負の積層された第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの面状部分に設けたため、直流電源電圧の変動に対するコンデンサ効果（平滑化効果）のばらつき低減により、ＩＰＭ７０のより安定した動作を確保することができる。
【０１３９】
（第３実施例）
第１実施例のＩＰＭ縦置き構造は、ＩＰＭ７０の上下位置を、冷却面３０ｅ，３０ｆにボルト留めすることで、インバータアッパーケース３０にＩＰＭ７０を縦置き固定した例であるのに対し、この第３実施例のＩＰＭ縦置き構造は、ＩＰＭ７０の下側位置を、バネ状部品８６にて固定した例である。
【０１４０】
すなわち、図２９に示すように、ＩＰＭ７０のケース底面側を、インバータアッパーケース３０のケース底面にボルト８７により固定されたバネ状部品８６で冷却面３０ｅ，３０ｆに押し付け、前記ＩＰＭ７０の上部側を、冷却面３０ｅ，３０ｆにボルト留めすることで、インバータアッパーケース３０内にＩＰＭ７０を縦置き固定している。なお、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの曲げ部のバネ性は、前記バネ状部品８６のバネ性以下となるように、例えば、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂの厚さ等により調整される。また、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【０１４１】
作用を説明すると、組み付け作業時、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂやＩＰＭ７０や電解コンデンサ７４等の部品を予めアッシーした状態で、インバータアッパーケース３０内に組み込むと、ＩＰＭ７０のケース底面側がバネ状部品８６により自動的に冷却面３０ｅ，３０ｆに押し付けられ、ケース底面側でボルト締め作業を省略できる。
【０１４２】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、第３実施例のＩＰＭ縦置き構造にあっては、上記第１実施例のＩＰＭ縦置き構造による(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【０１４３】
(5)ＩＰＭ７０のケース底面側を、インバータアッパーケース３０のケース底面にバネ状部品８６で冷却面３０ｅ，３０ｆに押し付け、ＩＰＭ７０の上部側を、冷却面３０ｅ，３０ｆにボルト留めすることで、インバータアッパーケース３０内にＩＰＭ７０を縦置き固定したため、ケース底面側でボルト締め作業を省略できると共に、第２ＤＣバスバー７３ａ，７３ｂやＩＰＭ７０や電解コンデンサ７４等の部品を予めアッシーした状態でケース組み込みを行うことが可能なことにより、容易な組み付け作業性を得ることができる。
【０１４４】
以上、本発明のパワーモジュール設置構造を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１４５】
例えば、第１実施例では、モータとして２ロータ・１ステータによる三層の複軸多層モータに適用したインバータ装置の例を示したが、１ロータ・１ステータによる２つの独立した同期モータやその他のモータのインバータ装置としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のインバータ装置Ｉが適用されたパラレル型のハイブリッドシステムの全体図である。
【図２】第１実施例のインバータ装置Ｉにて変換される複合電流による６相交流の一例を示す図である。
【図３】第１実施例のインバータ装置Ｉが適用されたハイブリッドシステムの複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。
【図４】第１実施例のインバータ装置Ｉから複軸多層モータＭのステータＳへのコイル給電構造をギヤ室側から視た図である。
【図５】第１実施例のインバータ装置Ｉの全体平面図である。
【図６】第１実施例の図５のＡ−Ａ線によるインバータ装置Ｉの全体断面図である。
【図７】第１実施例の図５のＢ−Ｂ線によるインバータ装置Ｉの全体断面図である。
【図８】第１実施例のインバータ装置Ｉのインバータロワケースを示す底面図である。
【図９】第１実施例のインバータ装置Ｉにおいてターンオフ時のサージ電圧特性を示す図である。
【図１０】図１０(a)は第１実施例のＩＰＭ電源側構造の等価回路を示す図であり、図１０(b)は第１実施例のＩＰＭ電源側構造と比較して電解コンデンサをパワーモジュールに近い位置に設置した場合のＩＰＭ電源側構造の等価回路を示す図である。
【図１１】図１１(a)は２つのＤＣバスバーを直交して配置した第１実施例のＩＰＭ電源側構造でのバスバー電流による磁束を示す図であり、図１１(b)は２つのＤＣバスバーを平行に配置した場合のバスバー電流による磁束を示す図である。
【図１２】第１実施例の電解コンデンサ冷却構造が適用された電解コンデンサを示す断面図である。
【図１３】第１実施例の電解コンデンサ冷却構造が適用された電解コンデンサの取付状態を示す図である。
【図１４】第１実施例の平滑コンデンサ配置構造を示す要部断面図である。
【図１５】第１実施例の平滑コンデンサ配置構造でのフィルムコンデンサアッセンブリを示す図である。
【図１６】電解コンデンサとフィルムコンデンサとを併用した第１実施例の平滑コンデンサ配置構造におけるスイッチング周波数に対するインピーダンス特性図である。
【図１７】第１実施例のパワーモジュール縦置き構造を示す平面図である。
【図１８】第１実施例のパワーモジュール縦置き構造を示す縦断面図である。
【図１９】第１実施例のインバータ装置Ｉにおけるインバータアッパーケースのケース外壁部と縦壁部とのボルト穴を示す断面図である。
【図２０】第１実施例のパワーモジュール冷却構造を示す断面図である。
【図２１】第１実施例のパワーモジュール冷却構造におけるＩＰＭ冷却水路を示す一部切欠斜視図である。
【図２２】第１実施例のパワーモジュール冷却構造におけるケース外壁と交わる部分の肉抜き部を示す平面図である。
【図２３】第１実施例のパワーモジュール冷却構造における仕切り板を示す図である。
【図２４】第１実施例のスイッチングルーム構造を示す要部断面図である。
【図２５】第１実施例のスイッチングルーム構造を示す平面図である。
【図２６】第１実施例のスイッチングルーム構造で採用されたベース部材及びカバー部材を示す平面図である。
【図２７】第２実施例のパワーモジュール縦置き構造を示す平面図である。
【図２８】第２実施例のパワーモジュール縦置き構造を示す縦断面図である。
【図２９】第３実施例のパワーモジュール縦置き構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｍ 複軸多層モータ（回転電機）
１７ バッテリ
３０ インバータアッパーケース（ケース）
３０ａ ケース外壁部
３０ｂ 縦壁部
３０ｃ 上部ボルト穴
３０ｄ 下部ボルト穴
３０ｅ，３０ｆ 冷却面
７０ ＩＰＭ（パワーモジュール）
７０ａ，７０ｂ 直流給電端子部
７０ｃ 冷却面
７２ａ，７２ｂ 第１ＤＣバスバー
７３ａ，７３ｂ 第２ＤＣバスバー
７４ 電解コンデンサ
７４ａ，７４ｂ 端子
８６ バネ状部品
８７ ボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of a power module installation structure of an inverter device that is arranged between a battery that is a DC power source and a rotating electrical machine that is driven by an AC current and performs mutual conversion between the DC current and the AC current.
[0002]
[Prior art]
A DC bus bar for supplying a direct current to a power module in a conventional inverter device has a shape in which each power module and a direct current power source are connected in series, and a portion in which a portion connected to an electrolytic capacitor is positively and negatively stacked is adopted. Moreover, the power module is planarly arranged on the cooling surface which is a single plane. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-298641 (FIGS. 3 and 5).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the power module installation structure of the conventional inverter device, when the number of power modules increases, the area of the plane serving as a cooling surface increases, making it difficult to install in the engine room of an electric vehicle or the like. There was a problem of becoming. Also, the distance between the electrolytic capacitor and each power module is almost equal, but the distance between each power module from the DC power supply source is uneven, and the effect of the electrolytic capacitor on the fluctuation of the DC power supply voltage generated by switching varies. Therefore, for example, when a rotating electrical machine is driven by a composite current, the output currents of the power modules when a plurality of power modules are in phase are not uniform.
[0005]
In addition, although the electrolytic capacitor vicinity has a surface shape, the power module terminal vicinity has a thin bar shape, so that the inductance in the DC bus bar increases as the distance from the power source increases, and the electrical characteristics in the DC power supply system However, there is a problem that it is not suitable for adding power modules.
[0006]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and by reducing and equalizing the inductance of the DC bus bar from the DC power supply to each power module, the DC current generated during switching of the power module can be reduced. An object of the present invention is to provide a power module installation structure for an inverter device that can suppress voltage fluctuations to a low level.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the power module installation structure of the present invention, a DC bus bar, a power module, and an electrolytic capacitor are arranged in a case between a battery as a DC power source and a rotating electrical machine driven by an AC current. In the inverter device in the
  The plurality of power modules are arranged in two groups so as to be opposed to each other, and a pair of positive and negative DC bus bars for supplying a direct current to the power modules are surrounded by a DC power supply terminal portion of each power module. The surface shape that fills the area,
  The plurality of power modules are arranged in a substantially vertical orientation with the cooling surface facing outward,
  The DC bus bar has a U-shaped cross-sectional shape in which the peripheral edge portions of both ends of the surface shape are erected substantially vertically,
  Connect the vertical standing part of the DC bus bar to the DC power supply terminal part of the power module.It is characterized by that.
[0008]
【The invention's effect】
  Therefore, in the power module installation structure of the inverter device of the present invention, the stacked DC bus bars are formed into a wide surface shape that fills the area surrounded by the DC power supply terminal portion of each power module. By reducing and equalizing the inductance of the DC bus bar to each power module, the voltage fluctuation of the direct current generated when the power module is switched can be kept low.
  Each power module is placed vertically in a vertical direction with the cooling surface facing outward, and the cross-sectional shape of a pair of positive and negative DC bus bars that feed direct current to each power module is shown. Because it has a U-shape that stands up substantially vertically, the three-dimensional vertical arrangement of the power module maintains compactness while maintaining the high electrical characteristics of keeping the voltage fluctuation of the DC current generated when switching the power module low. It is possible to cope with the expansion of power modules without loss.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for realizing an inverter device of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
[0010]
(First embodiment)
[Hybrid system]
FIG. 1 is an overall view of a parallel type hybrid system to which the inverter device of the first embodiment is applied. In FIG. 1, E is an engine, M is a multi-axis multilayer motor (rotary electric machine), and G is a Ravigneaux type complex planetary planet. A gear train, D is a drive output mechanism, and I is an inverter device.
[0011]
The engine E is the main power source of the hybrid drive unit, and the engine output shaft 5 is connected to the second ring gear R2 of the Ravigneaux type planetary gear train G via a flywheel damper 6 and a multi-plate clutch 7. Has been.
[0012]
The multi-axis multilayer motor M is a sub-power source having two motor generator functions although it is one motor in appearance. The multi-axis multilayer motor M is disposed in a motor chamber defined by a motor cover 1 and a motor case 2, is fixed to the motor case 2, and is a stator S as a fixed armature wound with a coil, and the stator S The inner rotor IR is arranged on the inner side of the inner rotor IR, and the outer rotor OR is arranged on the outer side of the stator S and the outer rotor OR is embedded on the same axis. A first motor hollow shaft 8 that is an output shaft from the inner rotor IR is connected to a first sun gear S1 of a Ravigneaux type planetary gear train G, and a second motor shaft 9 that is an output shaft from the outer rotor OR is The Ravigneaux type planetary gear train G is connected to the second sun gear S2.
[0013]
Since this multi-axis multilayer motor M drives two rotors IR, OR by one stator S, torque interference should not occur between the respective rotors IR, OR. It is known that when the frequency of voltage and current is mathematically different, the inner product thereof becomes zero and no power is generated. This is also true for current and magnetic flux. Therefore, by changing the number of permanent magnets of each rotor IR, OR, the torque between each rotor IR, OR can be designed to be non-interfering. Further, by making the coil current a composite current, each rotor IR, OR can be controlled independently. As described above, in the multi-axis multilayer motor M of the first embodiment, a six-phase alternating current using a composite current is used as the coil current, the stator S has 18 coils, and the outer rotor OR has a six-pole pair permanent magnet. The inner rotor IR has a three-pole pair permanent magnet.
[0014]
The Ravigneaux type planetary gear train G is a planetary gear mechanism having a continuously variable transmission function that continuously changes the gear ratio by controlling the rotational speed of the power source. The Ravigneaux type planetary gear train G is disposed in a gear chamber defined by the gear housing 3 and the front cover 4, and has a common carrier C that supports the first pinion P1 and the second pinion P2 that mesh with each other, and a first pinion. There are five rotational elements: a first sun gear S1 meshing with P1, a second sun gear S2 meshing with the second pinion P2, a first ring gear R1 meshing with the first pinion P1, and a second ring gear R2 meshing with the second pinion P2. It is configured. A multi-plate brake 10 is interposed between the first ring gear R1 and the gear housing 3. An output gear 11 is connected to the common carrier C.
[0015]
The drive output mechanism D is a mechanism that extends from the output gear 11 connected to the common carrier C of the Ravigneaux type planetary gear train G to the drive wheels. The drive output mechanism D includes an output gear 11, a first counter gear 12, a second counter gear 13, a drive gear 14, a differential 15, and drive shafts 16L and 16R. . The output rotation and output torque from the output gear 11 pass through the first counter gear 12 → second counter gear 13 → drive gear 14 → differential 15 and are transmitted from the drive shafts 16L and 16R to the drive wheels (not shown). The
[0016]
The inverter device I generates electric power by converting the direct current of the battery 17 into a six-phase alternating current by a composite current to drive the two rotors of the multi-axis multilayer motor M and the rotor rotation of the multi-axis multilayer motor M. A function of converting the six-phase alternating current due to the composite current into a direct current to charge the battery 17, and a motor / generator function using one of the two rotors of the multi-axis multilayer motor M as a motor and the other rotor as a generator And a device having
Here, “six-phase alternating current by composite current” means, as shown in FIG. 2, a current (Current 1) with a frequency synchronized with the number of magnetic poles of the outer rotor OR and a current with a frequency synchronized with the number of magnetic poles of the inner rotor IR. (Current2) is combined to form a composite current, and this composite current is shifted in phase by 120 degrees for the outer rotor OR and by 60 degrees for the inner rotor IR, and is shifted in six phases (U phase, U ′ phase, V phase, V phase). 'Phase, W phase, W' phase).
[0017]
The inverter device I is operated by generating a PWM signal in the motor controller 19 based on a command from the hybrid controller 18 and inputting the PWM signal, and performs mutual conversion between a direct current and a composite current as will be described later. It has six intelligent power modules (abbreviation: IPM) by switching circuits to be performed. In addition, when operating one of the two rotors as a motor and the other as a generator, it is only necessary to flow the power corresponding to the difference between the motor driving power and the generated power and the reactive power to the IPM, so that the efficiency can be greatly improved. There is a merit (increasing reactive power can improve efficiency because it deteriorates).
Here, “Intelligent Power Module” means switching element downsizing and low loss, modularization of multiple elements in one package, and intelligentization including base (gate) drive circuit and protection functions. The switching circuit which aimed at.
[0018]
[Coil feeding structure from inverter to motor]
FIG. 3 is a longitudinal side view showing the multi-axis multilayer motor M, and FIG. 4 is a view of the coil feeding structure from the inverter device I to the stator S as viewed from the gear chamber side.
[0019]
The coil feeding structure for supplying the six-phase alternating current by the composite current from the inverter device I to the U-phase coil, V-phase coil, W-phase coil, U′-phase coil, V′-phase coil, and W′-phase coil of the stator S 3, the power supply connection terminal 20, the bus bar radial stack 21, the power connector 22, and the bus bar axial stack 23 are configured. A resolver 24 for detecting the rotation of the inner rotor IR and a resolver 25 for detecting the rotation of the outer rotor OR are provided as sensors for detecting the rotation speed, rotation direction, and rotation position of the rotor, which are necessary information for motor control. It has been.
[0020]
As shown in FIG. 4, the power supply connection terminal 20 is composed of a U-phase V-phase W-phase power supply connection terminal set and a U′-phase V′-phase W′-phase power-supply connection terminal set. Are arranged and fixed at different positions in the circumferential direction of the motor case 2 defining the gear chamber.
[0021]
The bus bar radial laminate 21 is disposed in the gear chamber, and three plates made of a conductive material such as copper are overlapped with each other in a radial direction through a predetermined gap, and the whole including the gap is covered with an insulating resin. It is configured by molding into a cross-sectional shape. Then, as shown in FIG. 4, two sets of the bus bar radial direction laminated bodies 21 are arranged in the radial outer peripheral position of the output gear 11 so as to follow the outer diameter shape of the output gear 11. Coolability is secured by the oil scattered in the outer diameter direction.
[0022]
The power feeding connector 22 is provided through the partition wall 2a between the gear chamber and the motor chamber, and each phase plate of the bus bar radial laminate 21 is connected to one end portion exposed to the gear chamber of each phase power feeding connector 22. is doing.
[0023]
The bus bar axial laminate 23 is fixed to the front end plate of the stator S, and is laminated in the axial direction with an insulating material interposed between each ring-shaped phase plate and the neutral point plate. The whole is sealed with an insulating resin. And each phase electric power feeding connector 22 is connected to each phase electric power feeding part projected inward from the ring-shaped plate, and each phase coil of the stator S is connected to a coil connecting part projected outward from the ring-shaped plate.
[0024]
[Outline of inverter device]
5 is an overall plan view of the inverter device I, FIG. 6 is an overall sectional view of the inverter device I taken along line AA in FIG. 5, and FIG. 7 is an overall sectional view of the inverter device I taken along line BB in FIG. 8 is a bottom view showing an inverter lower case of the inverter device I. FIG.
[0025]
As shown in FIG. 5, the inverter device I includes an intelligent power module 70 (hereinafter referred to as an IPM 70) having a switching circuit that performs mutual conversion between a direct current and a composite current in a lower left region in the inverter upper case 30. .) Is provided. Six IPMs 70 are provided corresponding to each of the six-phase composite currents. The IPMs 70 are divided into two groups of three and three, and the two groups are arranged vertically facing each other.
[0026]
On the DC side of the IPM 70, a DC power supply terminal portion 71 that draws in DC power from the battery 17 and two sheets that connect the DC power supply terminal portion 71 and the DC terminal of the IPM 70 (corresponding to a positive electrode and a negative electrode) ) First DC bus bars 72a, 72b and second DC bus bars 73a, 73b, and three electrolytic capacitors 74 for smoothing voltage fluctuations of the input DC power source due to the influence of the IPM 70.
[0027]
On the AC side of the IPM 70, six AC bus bars 76 (corresponding to six phases) for connecting between the AC terminal of the IPM 70 and the AC terminal of the AC power output terminal portion 75, and a six-phase AC by a composite current are multi-axis multilayer An AC power output terminal portion 75 that outputs to the motor M is provided. In the lower right area, which is a marginal space in the inverter upper case 30, an in-vehicle pump motor inverter 90 for low-pressure driving and an inverter-driven CUP board are installed. An upper cover 31 is fixed on the upper surface of the inverter upper case 30 so as to cover the whole. An inverter lower case 50 and a lower cover 51 are fixed to the bottom surface of the inverter upper case 30.
[0028]
Therefore, when a composite current is applied to the U-phase coil, V-phase coil, W-phase coil, U′-phase coil, V′-phase coil, and W′-phase coil of the multi-axis multilayer motor M, The DC power from the battery 17 is input to the IPM 70 via the first DC bus bars 72a and 72b and the second DC bus bars 73a and 73b. The IPM 70 converts the input DC current into a six-phase alternating current using a composite current. 6-phase alternating current by the combined current is output through the AC bus bar 76 and the AC power supply output terminal 75.
[0029]
As shown in FIGS. 6 and 7, the three electrolytic capacitors 74, the six IPMs 70, and the pump motor inverter 90 are cooled by the condenser cooling water channel 32 formed in the inverter upper case 30 and the IPM cooling. This is performed by forced water cooling that guides cooling water to the water channel 33 and the inverter cooling water channel 34. As shown in FIG. 8, each cooling water channel 32, 33, 34 is connected to a lower case water supply channel 52 and a lower case drain channel 53 formed in an inverter lower case 50 that is fixed to the inverter upper case 30 while maintaining water tightness. A water supply pipe 54 is connected to the lower case water supply path 52, and a drain pipe 55 is connected to the lower case drainage path 53.
[0030]
The cooling action is such that cooling water is supplied from the water supply pipe 54 to the cooling water passages 32, 33, 34 via the lower case water supply passage 52, thereby cooling by taking heat generated in the three electrolytic capacitors 74, 6 The heat generated in each IPM 70 is taken and cooled, and the heat generated in the pump motor inverter 90 is taken and cooled. The heated cooling water is collected in the lower case drainage channel 53 and discharged from the drainage pipe 55.
[0031]
Hereinafter, the configuration, operation, and effect of each of the feature points provided in the inverter device I of the first embodiment will be described in detail.
[0032]
[IPM power supply side structure]
First, the configuration will be described.
[0033]
As shown in FIGS. 5 and 6, three electrolytic capacitors 74 are installed on the power source side of the IPM 70 between the DC power supply terminal portion 71 and the DC terminal of the IPM 70, and the DC power supply terminal portion 71. The three electrolytic capacitors 74 and the DC terminal of the IPM 70 are coupled by first DC bus bars 72a and 72b and second DC bus bars 73a and 73b.
[0034]
The IPM 70 and the electrolytic capacitor 74 are installed on different planes orthogonal to each other, such as installing the IPM 70 on the vertical plane and installing the electrolytic capacitor 74 on the horizontal plane.
[0035]
Furthermore, the electrolytic capacitor 74 installed between the DC power supply lead-in terminal portion 71 and the DC terminal of the IPM 70 is coupled to the first DC bus bars 72a and 72b on the DC power supply lead-in terminal portion 71 side. As shown in FIG. 5, the first DC bus bars 72a and 72b and the second DC bus bars 73a and 73b constituting the DC bus bar are connected so as to be orthogonal to each other, and bolts and nuts are connected to the connecting portions of both bus bars 72a and 73a. 77a is provided, and a bolt / nut 77b is provided at the connecting portion of both bus bars 72b, 73b, and can be separated by the bolt / nut 77a, 77b.
[0036]
Next, the operation will be described.
[0037]
When a rotary electric machine driven by a composite current such as the multi-axis multilayer motor M is driven by an inverter device, the composite current is passed through the IPM. Although this composite current is advantageous to the inverter efficiency by reducing the average value, the peak current increases, and as shown in FIG. 9, the surge voltage generated when the IPM is turned off also increases.
[0038]
When a large surge voltage is generated, it appears as noise in other electronic components including a receiving device such as a radio mounted on the vehicle, and causes a malfunction. For this reason, noise generated from the IPM should be prevented from leaking outside the inverter.
[0039]
On the other hand, in the first embodiment shown in FIGS. 5 and 6, three electrolytic capacitors 74 are installed between the DC power supply lead-in terminal portion 71 and the DC terminal of the IPM 70, thereby causing noise generated in the IPM 70. Can be attenuated and output from the inverter device I.
[0040]
That is, FIG. 10 (a) shows an equivalent circuit of the IPM power supply side structure of the first embodiment, and FIG. 10 (b) shows that the electrolytic capacitor is installed at a position closer to the IPM compared to FIG. 10 (a). The equivalent circuit of the IPM power supply side structure in the case is shown.
In the equivalent circuit of FIG. 10B, an RC filter is formed for the noise source, and the attenuation factor in the high frequency region is −20 [db / dec]. On the other hand, in the equivalent circuit of FIG. 10 (a), an LC filter is configured for the noise source, and has an attenuation factor of −40 [db / dec] in the high frequency region, and FIG. Noise can be greatly attenuated.
[0041]
In the IPM power source side structure of the first embodiment, the IPM 70 and the electrolytic capacitor 74 are installed in different spaces without intersecting the bottom surface of the inverter upper case 30 three-dimensionally. It is possible to provide. Even if an electrolytic capacitor with a small ripple resistance is used, the temperature rise can be suppressed by positively cooling, which greatly contributes to a long life.
[0042]
In the IPM power source side structure of the first embodiment, the first DC bus bars 72a and 72b to which the electrolytic capacitor 74 is connected and the second DC bus bars 73a and 73b to which the IPM 70 are connected can be separated by bolts and nuts 77a and 77b. It has become. This makes it possible to evaluate the dielectric strength of the modules of the second DC bus bars 73a and 73b and the second DC bus bars 73a and 73b, and contribute to investigating the cause in a shorter period when a problem occurs.
[0043]
In the IPM power supply side structure of the first embodiment, since the first DC bus bars 72a and 72b and the second DC bus bars 73a and 73b are orthogonal to each other, electromagnetic noise due to currents flowing through the bus bars can be reduced.
That is, FIG. 11A shows the magnetic flux due to the bus bar current when two DC bus bars are set orthogonally as in the IPM power supply side structure of the first embodiment, and FIG. The magnetic flux by the bus bar current when two DC bus bars are set is shown. In FIG. 11 (b), the magnetic flux due to the currents flowing through the DC bus bars is linked, and a voltage is easily generated in the counterpart DC bus bar. On the other hand, in FIG. 11A, since no voltage is generated with respect to the direction of current, mutual electromagnetic noise can be reduced.
[0044]
Next, the effect will be described.
As described above, in the IPM power supply side structure of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0045]
(1) Since the DC power supply terminal portion 71 from the battery 17, the electrolytic capacitor 74, and the DC terminal of the IPM 70 are connected in series by the first DC bus bars 72a and 72b and the second DC bus bars 73a and 73b, It is possible to suppress a current change that causes a surge voltage generated when the IPM 70 is turned off by the inductance of the DC bus bars 72 and 73 and the filter action of the electrolytic capacitor 74. In addition, the filter capacity for reducing radio noise normally used can be reduced, which contributes to cost reduction.
[0046]
(2) Since the power module region in which the IPM 70 is set and the capacitor region in which the electrolytic capacitor 74 is set on different planes on the inverter upper case 30, the electrolytic capacitor 74 can be forcibly cooled. Therefore, even the electrolytic capacitor 74 with a low ripple volume and a small volume can satisfy the performance by cooling. This contributes to cost reduction.
[0047]
(3) Since the first DC bus bars 72a and 72b for coupling the electrolytic capacitor 74 and the second DC bus bars 73a and 73b for coupling the IPM 70 can be separated, each module unit is used for evaluating the insulation and breakdown voltage, which are inverter performances. Can be done. As a result, it is possible to reduce the time required for failure and maintenance checks.
[0048]
(4) Since the first DC bus bars 72a and 72b connecting the plurality of electrolytic capacitors 74 and the second DC bus bars 73a and 73b connecting the plurality of IPMs 70 are installed orthogonal to each other, the first DC bus bars 72a and 72b are connected to each other. The electromagnetic noise caused by the flowing current and the electromagnetic noise flowing through the second DC bus bars 73a and 73b can be reduced.
[0049]
[Electrolytic capacitor cooling structure]
First, the configuration will be described.
[0050]
As shown in FIGS. 5 and 6, the electrolytic capacitor 74 is formed with three capacitor insertion grooves 35 having similar shapes on the capacitor side surface and the capacitor bottom surface in the inverter upper case 30, and the capacitor insertion groove 35 is electrolyzed. It is set by putting the terminals 74a and 74b of the capacitor 74 on the upper surface. The space formed between the outer peripheral surface of the electrolytic capacitor 74 and the groove surface of the capacitor insertion groove 35 is filled with an air layer such as silicon grease to improve heat transfer performance.
[0051]
As shown in FIGS. 6 and 8, a condenser cooling water channel 32 is formed on the outer periphery of the capacitor insertion groove 35 along the side surface shape of the three capacitors, and cooling water (refrigerant) is provided in the capacitor cooling water channel 32. ) To cool the electrolytic capacitor 74 from the side.
[0052]
In the electrolytic capacitor 74, as shown in FIG. 5, the arrangement direction of the + terminal 74a and the-terminal 74b is set to be perpendicular to the direction of current flowing through the first DC bus bars 72a and 72b. Then, only the positive terminal 74a is connected to one first DC bus bar 72a, and only the negative terminal 74b is connected to the other first DC bus bar 72b, whereby the positive terminal 74a and the negative terminal 74b are connected to the first DC bus bars 72a and 72b. They are arranged side by side on a straight line parallel to the current direction.
[0053]
Next, the operation will be described.
[0054]
As shown in FIG. 8, the electrolytic capacitor 74 is cooled by introducing cooling water from a condenser water supply port 56 communicating with the lower case water supply path 52, and flowing through the condenser cooling water path 32 along the three capacitor side surfaces. Side cooling is performed by discharging cooling water from a condenser drain 57 that communicates with the lower case drainage channel 53. Further, as shown in FIG. 6, a lower case drainage channel 53 is disposed at the bottom surface position of the three electrolytic capacitors 74 connected to each other, so that the cooling water of the lower case drainage channel 53 (bottom surface cooling water channel) is used to cool the electrolytic capacitor 74. Bottom cooling is also performed at the same time.
[0055]
Generally, as shown in FIG. 12, an electrolytic capacitor 74 used in an inverter device includes a + terminal 74a, a − terminal 74b, an explosion-proof hole 74c, a rubber packing 74d, a bakelite 74e, a paste-like electrolyte 74f, and an insulation. This structure has a paper 74g and an oxide film 74h.
[0056]
Regarding the electrolytic capacitor 74, it is said that the lifetime is reduced by half when the temperature rises by 10 [degrees], which is a major factor that determines the lifetime of the inverter device I.
[0057]
On the other hand, in the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment, when the electrolytic capacitor 74 is inserted into the capacitor insertion groove 35 provided in the inverter upper case 30 with both terminals 74a and 74b at the top, as described above, By cooling with cooling water from both the side surface and the bottom surface of the electrolytic capacitor 74, a high cooling effect is expected.
[0058]
Further, regarding the fixing of the electrolytic capacitor 74, in addition to being inserted into the capacitor insertion groove 35 provided in the inverter upper case 30, a band 74 i is provided at a site shown in FIG. 13 and fixed to the inverter upper case 30. Thereby, a sufficient fixing force can be obtained even for a large acceleration input. Further, since the band 74i wound in FIG. 13 is a portion where the rubber packing 74d and the bakelite 74e are present from the structure of the electrolytic capacitor 74 shown in FIG. 12, it is not necessary to cool to this portion. Since both terminals 74a and 74b are on the upper surface, the height of the capacitor insertion groove 35 formed in the inverter upper case 30 can be reduced, which is advantageous in terms of material cost and weight.
[0059]
In the electrolytic capacitor cooling structure of the first embodiment, the arrangement direction of the + terminal 74a and the -terminal 74b is set to be perpendicular to the direction of the current flowing through the first DC bus bars 72a and 72b. As a result, the magnetic flux caused by the plus current and the minus current can be canceled throughout the first DC bus bars 72a and 72b, thereby reducing the mutual inductance of the first DC bus bars 72a and 72b themselves and reducing the influence of electromagnetic noise. it can.
[0060]
In the electrolytic capacitor cooling structure according to the first embodiment, terminals having the same polarity are always arranged on one side, so that the current path can be minimized and the self-inductance can be reduced. In addition, workability is expected to improve.
[0061]
Furthermore, in the electrolytic capacitor cooling structure of the first embodiment, both terminals 74a and 74b are provided at the top, and both terminals 74a and 74b of the electrolytic capacitor 74 are orthogonal to the bus bar current as described above, and The structure in which the terminals having the same polarity are provided in the same row can reduce the surge voltage and effectively remove the generated heat. Therefore, the electrolytic capacitor 74 having a low ripple capacity and a large ESR (equivalent series resistance), that is, an inexpensive capacitor can be applied.
[0062]
Next, the effect will be described.
As described above, in the electrolytic capacitor cooling structure of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0063]
(1) Since the side surface of the electrolytic capacitor 74 is cooled by forced water cooling, even a small current ripple capacity can be used without increasing the temperature, that is, with a long life. Further, the capacitor terminal part is protruded to the upper part, and since there is a rubber packing 74d, a bakelite 74e, and both terminals 74a and 74b in this part, there is no need for cooling, so the height of the capacitor insertion groove 35 serving as a cooling cylinder is increased. Can be shortened.
[0064]
(2) Since the bottom surface of the electrolytic capacitor 74 is cooled simultaneously with the side surface cooling of the electrolytic capacitor 74, a high cooling effect of the electrolytic capacitor 74 can be achieved.
[0065]
(3) Since both terminals 74a and 74b of the electrolytic capacitor 74 are arranged perpendicular to the bus bar current, the direction of the current can be made uniform, can be canceled by + and-, and the inductance can be kept small.
[0066]
(4) Since the same-polarity terminals are arranged only on one side, the current density distribution can be made uniform, and the inductance can be reduced as in the case (2). In addition, since a normal electrolytic capacitor 74 is used, erroneous connection can be avoided by setting the same pole to the same position.
[0067]
[Smoothing capacitor arrangement structure]
First, the configuration will be described.
[0068]
In the inverter device I of the first embodiment, as described above, in addition to the three electrolytic capacitors 74 provided in the first DC bus bars 72a and 72b, the film capacitor is connected to the connection portion of the second DC bus bars 73a and 73b on the IPM 70 side. 78 was provided.
[0069]
As shown in FIG. 14, the film capacitor 78 is pre-soldered to the thin plate bus bars 79 and 80 together with the positive and negative second DC bus bars 73a and 73b, and the terminal 81 of the IPM 70 is connected to a bolt 81. It is fixed by tightening together.
[0070]
That is, the vertically arranged IPM 70 is arranged so that the terminals are on the inside and the heat dissipation surface is on the outside, and the positive and negative DC power supply terminal portions 70a and 70b of the IPM 70 are stacked on the U-shaped second DC bus bars 73a and 73b. Is provided. A film capacitor assembly (FIG. 15) in which a film capacitor 78 is pre-soldered to the thin plate bus bars 79 and 80 is laminated on the positive and negative DC power supply terminal portions 70a and 70b of the IPM 70 of the second DC bus bars 73a and 73b. It is fixed together with the character-shaped second DC bus bars 73a and 73b.
[0071]
As shown in FIG. 15, the film capacitor assembly includes a conductive thin plate bus bar 79 fastened together with the positive second DC bus bar 73a and a conductive thin plate bus bar fastened together with the negative second DC bus bar 73b. 80 and a plurality of film capacitors 78, and positive and negative conductive thin plate-like bus bars 79 and 80 are provided with terminal-like portions 79a and 80a having terminal-like shapes in order to improve the solderability of the film capacitor 78. The terminals of the film capacitor 78 are soldered to the terminal-like portions 79a and 80a. Needless to say, soldering can be performed by pressure bonding.
[0072]
Next, the operation will be described.
[0073]
When only the electrolytic capacitor 74 is mounted in order to smooth the voltage fluctuation of the input DC power supply, if the switching at the IPM 70 becomes too high, the electrolytic capacitor 74 becomes just a resistance element, and the input DC power supply voltage Smoothing becomes impossible. That is, the upper limit of the switching frequency band is limited by the frequency characteristics of the electrolytic capacitor 74.
[0074]
On the other hand, in the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment, when the film capacitor 78 having better frequency characteristics than the electrolytic capacitor 74 is used together with the electrolytic capacitor 74, the input in the high frequency region that the electrolytic capacitor 74 cannot handle is used. The DC power supply voltage can be smoothed and the above problem can be solved.
[0075]
However, generally, the film capacitor 78 has a small capacity and many terminals are connected by soldering, and is soldered to the positive and negative second DC bus bars 73a and 73b having a large cross-sectional area in order to cope with a large current. In order to attach them, the second DC bus bars 73a and 73b must be provided with soldering projections.
[0076]
Accordingly, a large number of film capacitors 78 with good frequency characteristics are attached in advance to positive and negative thin plate bus bars 79 and 80 with good solderability to form a film capacitor assembly, and the film capacitor assembly is a positive and negative laminated second DC bus bar for feeding. Along with 73 a and 73 b, the IPM 70 is fastened together with bolts 81, so that a large number of film capacitors 78 can be arranged in the immediate vicinity of the positive and negative DC power supply terminal portions 70 a and 70 b of the IPM 70.
[0077]
In this way, by smoothing the input DC voltage by the film capacitor 78 together with the electrolytic capacitor 74, as shown in FIG. 16, the input DC voltage can be smoothed at the time of switching in a high frequency range that the electrolytic capacitor 74 cannot handle. Since the film capacitor 78 can cope with this, it is possible to stabilize the input DC voltage even during high-frequency switching as compared with the conventional case.
[0078]
Next, the effect will be described.
As described above, in the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0079]
(1) Since an electrolytic capacitor 74 that cannot handle high frequencies but has a large capacity and a film capacitor 78 that has a small capacity but excellent frequency characteristics are used in combination, even in a high-speed switching state in a higher frequency range than in the past. The input DC power supply voltage can be stabilized.
[0080]
(2) Film capacitors 78 are pre-soldered to thin bus bars 79 and 80 with good solderability to assemble them, and the assemblies are bolted to the positive and negative DC power supply terminals 70a and 70b of the IPM 70 together with the second DC bus bars 73a and 73b. Since the structure is fastened together with 81, a large number of film capacitors 78 can be easily installed in the vicinity of the DC power supply terminal portions 70a and 70b of the IPM 70 without creating soldering projections or the like on the DC bus bar for power supply. Can do.
[0081]
[IPM vertical installation structure (power module installation structure)]
First, the configuration will be described.
[0082]
As shown in FIG. 17, the six IPMs 70 are divided into two groups (three IPMs 70 and three IPMs 70) and are vertically arranged opposite to each other, and a pair of positive and negative power supplies DC current to the IPMs 70. The stacked second DC bus bars 73 a and 73 b have a wide surface shape so as to fill a region surrounded by the DC power supply terminal portions 70 a and 70 b of each IPM 70.
[0083]
The six IPMs 70 are arranged substantially vertically so that the cooling surface 70c faces outward, and a pair of positive and negative second DC bus bars 73a and 73b for supplying a direct current to the IPM 70 are wide peripheral edges at both ends. The second DC bus bars 73a and 73b have a U-shaped cross section as shown in FIG. 18 by standing up substantially vertically and connecting to the IPM 70.
[0084]
When the IPM 70 is vertically arranged oppositely, one of the surfaces for fixing the IPM 70 is provided on the case outer wall 30a of the inverter upper case 30 and the other is provided on the vertical wall 30b inside the case. As shown in FIG. 19, the upper bolt hole 30c and the lower bolt hole 30d to be fixed are provided by penetrating from the case outer wall portion 30a to the inner vertical wall portion 30b.
[0085]
Next, the operation will be described.
[0086]
For example, when a DC current supply bus bar has a surface shape near the electrolytic capacitor but a thin bar shape near the IPM terminal, the inductance in the DC current supply bus bar increases as the distance from the power source increases, and the DC power supply system In terms of electrical characteristics, the switching module is not suitable for expansion.
[0087]
Therefore, if the IPM cooling surface is arranged three-dimensionally to increase the component integration rate and the planar projection area of the inverter device is suppressed and the IPM can be expanded, the surface for cooling the IPM must also be three-dimensional. In addition, the electrical connection method of each IPM, the fixing method to the inverter case, and the processing of the case cooling surface become difficult, and the production cost increases.
[0088]
In contrast, the IPM vertical installation structure of the first embodiment provides a configuration of the inverter device I that has excellent electrical characteristics, good workability at the time of manufacture, and enables three-dimensional arrangement of the IPM 70. Can do.
[0089]
First, since the shape of the pair of the positive and negative second DC bus bars 73a and 73b for feeding a direct current to the IPM 70 is a U-shaped cross section with a wide surface, the current path from the direct current power source to the IPM 70 is configured by a surface. In addition, since the distance is short, low inductance can be realized.
[0090]
That is, the positive and negative DC bus bars for supplying a direct current to each IPM 70 are such that the first DC bus bars 72a and 72b of the DC power supply connection portion are bar-shaped, and the second DC bus bars 73a and 73b of the connection portion to the IPM 70 are wide. Since the wide planar portions are stacked, conductance is obtained in the second DC bus bars 73a and 73b themselves which are DC bus bars. Further, the distance of the current path from the DC power source to each IPM 70 is as small as possible, and the distance between the terminals of each IPM 70 can be substantially equal, so that the second DC bus bar 73a from the DC power source to the IPM 70 can be obtained. 73b can be reduced.
[0091]
Thus, in each IPM 70, since the inductance can be made small and uniform, it is possible to suppress the voltage fluctuation of the direct current generated when the IPM 70 is switched. Furthermore, since the second DC bus bars 73a and 73b that are stacked positive and negative have a three-dimensional structure, a portion to which the IPM 70 is connected can be three-dimensional, so that the IPM 70 is maintained while maintaining the electrical characteristics of realizing a low inductance. The three-dimensional arrangement becomes possible.
[0092]
In addition, when a substantially vertical IPM cooling surface is installed on the inverter upper case 30, bolt holes 30c and 30d of the IPM 70 must be provided on the cooling surface of the vertical wall portion 30b provided inside the case. Therefore, the distance between the cooling surface 30e of the case outer wall portion 30c and the cooling surface 30f of the vertical wall portion 30b is narrow, and the back side of the cooling surface 30f of the vertical wall portion 30b is also reduced as much as possible. For the purpose of reducing the space, there is not enough space to use the drilling tool, so it is difficult to drill the cooling surface 30f of the vertical wall 30b.
[0093]
On the other hand, the upper bolt hole 30c and the lower bolt for fixing the IPM 70 are provided by drilling the outer wall portion 30a and the inner vertical wall portion 30b using a drilling tool from the outside of the inverter upper case 30. The holes 30d are collectively set, and this problem can be solved.
[0094]
Next, the effect will be described.
As described above, in the IPM vertical installation structure of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0095]
(1) Six IPMs 70 are divided into two groups by three groups and arranged in opposed relation to each other, and a pair of positive and negative second DC bus bars 73a and 73b that feed DC current to the IPM 70 are connected to the DC of each IPM 70. Since the surface shape is formed so as to fill the region surrounded by the power supply terminal portions 70a and 70b, the inductance of the second DC bus bars 73a and 73b from the DC power source to each IPM 70 is reduced and equalized, thereby switching the IPM 70. The voltage fluctuation of the DC current that occurs sometimes can be suppressed low.
[0096]
(2) Six IPMs 70 are arranged vertically in a vertical direction with the cooling surface 70c facing outward, and the cross-sectional shape of a pair of positive and negative second DC bus bars 73a and 73b that feed DC current to the IPM 70 is wide. Due to the U-shape with both ends of the shape standing substantially vertically, the three-dimensional vertical arrangement of the IPM 70 maintains the high electrical characteristics of suppressing the voltage fluctuation of the DC current generated when the IPM 70 is switched. Thus, it is possible to cope with the expansion of the IPM 70 without impairing the compactness.
[0097]
(3) Since the upper bolt hole 30c and the lower bolt hole 30d for fixing the IPM 70 vertically opposed to each other are provided by penetrating from the case outer wall portion 30a to the inner vertical wall portion 30b, the inverter upper case 30 can be used. The upper bolt hole 30c and the lower bolt hole 30d for fixing the IPM can be easily processed while saving space as much as possible.
[0098]
[IPM cooling structure]
First, the configuration will be described.
[0099]
As shown in FIG. 7, the IPM cooling structure includes an IPM cooling water passage 33 that allows water to flow in the vertical direction without providing mechanical joints inside the inverter upper case 30 and the inverter lower case 50 of the inverter device I. The IPM 70 is arranged vertically.
[0100]
As shown in FIGS. 20 and 21, the IPM cooling water channel 33 is formed into a casting shape by a flat quadrangular pyramid on a case outer wall portion 30a and an inner vertical wall portion 30b provided in the inverter upper case 30, and the IPM cooling water channel 33 A partition plate 36 separate from the inverter upper case 30 is installed in the water channel 33. And as shown in FIG. 8, it has the structure which supplies cooling water from each IPM water supply path 37 of a case bottom part, and drains cooling water from each drainage path 38 of a case bottom part.
[0101]
As shown in FIG. 8, six IPM cooling water channels 33 are installed in the inverter upper case 30, and cooling water is supplied from a lower case water supply channel 52 of an inverter lower case 59 installed on the lower side of the inverter upper case 30. The water is distributed and distributed in parallel. A water supply port 39 communicating with the lower case water supply channel 52 and the water supply channel 37 of each IPM cooling water channel 33 is an orifice port having an inner diameter defined, and the amount of cooling water is measured and distributed in parallel. In FIG. 8, reference numeral 40 denotes a drain outlet communicating with the lower case drain channel 53 and the drain channel 38 of each IPM cooling channel 33.
[0102]
At the corner of the portion where the case outer wall portion 30a and the vertical wall portion 30b holding the IPM cooling water channel 33 and the outer wall of the inverter upper case 30 intersect, as shown in FIG. 22, the surface of the IPM cooling surfaces 30e and 30f is processed. The hollow portions 30g and 30h (relief) are provided in a cast shape so that the remaining fillet due to the tool radius is eliminated.
[0103]
As shown in FIG. 21, the IPM cooling water channel 33 has a shape that rises vertically from the bottom surface of the inverter upper case 30 and is parallel to the water channel from the bottom surface side to the middle height on the IPM cooling surfaces 30e, 30f to which the IPM 70 is attached. Two protruding ribs 33a and 33b are provided, and the partition plate 36 is fixed to a rib groove 33c sandwiched between the two protruding ribs 33a and 33b.
[0104]
As shown in FIG. 23, the partition plate 36 is provided with a front end bending portion 36a obtained by bending the front end portion of the partition plate 36 in one direction, and is provided on the side of the inverter upper case 30 that is in contact with the convex ribs 33a and 33b. The hook-shaped protrusion 36b and the T-shaped overhang 36c on the opposite side of the hook-shaped protrusion 36b are provided, and the partition plate 36 can be easily fixed to the IPM cooling water channel 33 simply by inserting it into the rib groove 33c. I am doing so.
[0105]
Next, the operation will be described.
[0106]
For example, when reducing the installation volume of heat generating parts by arranging the heat generating parts in three dimensions with the cooling surface as a plurality of vertical surfaces, in the structure where water is supplied and drained from the bottom to the cooling water channel in the vertical direction, the cooling water reaches the upper part of the water channel. It is difficult to obtain convection, and a sufficient cooling effect cannot be expected.
[0107]
On the other hand, in the first embodiment, a vertical IPM cooling structure in which cooling water can be convected up to the upper portion by the partition plate 36 is used, so that the IPM 70 that is a heat generating component has a cooling surface as a plurality of vertical surfaces. A sufficient IPM cooling effect can be achieved while arranging in three dimensions.
[0108]
That is, the cooling water supplied from the external cooling water channel to the lower case water supply channel 52 via the water supply pipe 54 of the inverter lower case 30 is distributed from the lower case water supply channel 52 to each water supply port 39, and from each water supply port 39 to the inverter upper By passing through each water supply passage 37 of the case 30 and rising one passage of the IPM cooling water passage 33 formed in an inverted U shape by the partition plate 36, and lowering the other passage through the upper gap, The convection is surely made to the upper part of the water channel, and the IPM 70 which is a heat generating component is cooled. Then, each drainage channel 38 of the inverter upper case 30 passes, gathers from each drainage port 40 to the lower case drainage channel 53 of the inverter lower case 50, passes through the water distribution pipe 55 from the lower case drainage channel 53, and again becomes an external cooling channel To reflux.
[0109]
Accordingly, the IPM 70 that is a heat generating component can be vertically arranged, and the number of the IPM 70 that is a heat generating component can be increased without increasing the bottom areas of the inverter upper case 30 and the inverter lower case 50.
[0110]
In addition, at the intersections between the IPM cooling surfaces 30e and 30f of the inverter upper case 30 and the case outer wall, the hollow portions 30g and 30h (relief) are set in a cast shape, so that the component integration rate can be increased.
[0111]
In addition, since there is no joint surface (mating surface) between the parts constituting the IPM cooling water channel 33 in the inverter upper case 30, it is possible to prevent a short circuit accident caused by the contact of the cooling water with the high voltage portion, in addition to cooling Since the number of parts in the entire water channel is small and easy to assemble, production costs can be reduced.
[0112]
Next, the effect will be described.
As described above, the effects listed below can be obtained in the IPM cooling structure of the first embodiment.
[0113]
(1) The IPM cooling structure does not provide a mechanical joint in the inverter upper case 30 and the inverter lower case 50 of the inverter device I, and allows water to pass vertically, up to the upper part of the vertical IPM cooling water channel 33. Since the cooling water can be convected, a plurality of IPM cooling surfaces 30e and 30f can be installed, and since the IPM cooling surfaces 30e and 30f are vertical, the IPM 70 serving as a heating element can be arranged vertically. The component integration rate is increased, and the cooling area can be expanded without increasing the area of the bottom of the inverter upper case 30. As a result, the number of IPMs 70 can be increased without impairing the mountability on the vehicle. In addition, since the space for storing the high-power components that dislikes the water and the IPM cooling water channel 33 for circulating the cooling water are completely separated by the casting, the contact of the cooling water with the high-power components can be prevented.
[0114]
(2) Since the partition plate 36 is installed inside the IPM cooling water channel 33 having a casting shape, it is cooled to the upper part of the vertical IPM cooling water channel 33 with a simple configuration of a combination of the IPM cooling water channel 33 and the partition plate 36. Water can be convected.
[0115]
(3) Since the IPM cooling water passages 33 are individually divided with respect to the IPM 70 which is a heat generating component and the IPM cooling water passages 33 have a parallel circuit configuration in which the amount of cooling water is distributed according to the required cooling performance, 6 The individual IPMs 70 can be evenly cooled without variation.
[0116]
(4) Since the water supply port 39 of the inverter lower case 50 is set as an orifice port for measuring the amount of cooling water according to the cooling performance required for each IPM cooling water channel 33, it is efficiently suitable for the six IPMs 70 to be distributed. Cooling performance can be secured.
[0117]
(5) Since the cutout portions 30g and 30h (relief) are set in the shape of castings at the intersections between the IPM cooling surfaces 30e and 30f of the inverter upper case 30 and the case outer wall, the surface processing of the IPM cooling surfaces 30e and 30f is performed. Thus, the IPM 70 can be arranged as close as possible to the outer wall of the case, the dead space caused by the corner R of the casting shape can be eliminated, and the component integration rate can be increased.
[0118]
(6) Since the IPM cooling water channel 33 has a structure in which the rib groove 33c is formed in a casting shape, it is possible to fix the partition plate 36 installed therein without requiring any particular processing, and the rib groove 33c can be used as a heating element. Since it forms on the IPM cooling surfaces 30e and 30f side, the contact area with the cooling water is widened, and the cooling efficiency can be increased.
[0119]
(7) The hook-like protrusions 36b and the tip bent portions 36a of the partition plate 36 provided in accordance with the casting shape are fitted by simply inserting due to the spring property of the material of the partition plate 36, and the IPM cooling water channel 33 Since it has a structure that prevents the gap between the upper part of the water channel from being over-inserted due to the draft angle generated by the casting shape and the shape of the partition plate 36 by the wedge shape, The partition plate 36 can be fixed so as to leave a gap in the upper portion of the IPM cooling water channel 33 without performing a fastening measure such as adhesion.
[0120]
[Switching room structure]
First, the configuration will be described.
[0121]
As shown in FIG. 24 and FIG. 25, the switching room structure of the first embodiment separates the high-voltage circuit IPM 70 and the low-voltage circuit IPM drive circuit board 82 from each other and puts a shield shield therebetween. Arranged at a distance. And the iron plate used as the magnetic shielding shield is an opening of the base member 83 leaving a gap through which the frame-shaped base member 83 shown in FIG. 26A and the control line 84 shown in FIG. And an IPM driving substrate 82 is installed on the cover member 85.
[0122]
In the base member 83, as shown in FIG. 26A, the opening 83a forms a hemming portion 83b that is hemmed so as not to damage the control line 84 even if it contacts the control line 84. Further, in order to maintain the rigidity of the base member 83, a bent portion 83c is formed by bending both ends of the inverter upper case 30 in the direction across the IPM cooling surfaces 30e and 30f substantially vertically.
[0123]
As shown in FIG. 26B, the cover member 85 forms a hemming portion 85a in which a side portion that forms a hole through which the control line 84 passes when the cover member 85 is combined with the base member 83. The control line 84 is not damaged even if it comes into contact.
[0124]
Next, the operation will be described.
[0125]
In the switching room structure, the IPM 70 and the first DC bus bars 72a and 72b, the second DC bus bars 73a and 73b, the AC bus bar 76, the electrolytic capacitor 74, and the like are incorporated in the inverter upper case 30 and connected to the IPM drive circuit board 82 in the IPM 70. After the control line 84 is attached, the base member 83 is fixed to the upper surface position of the case outer wall portion 30a and the vertical wall portion 30b of the inverter upper case 30, and the cover member 85 integrally having the IPM drive circuit board 82 is a cover member. The control lines 84 are fixed to the base member 83 so that the control lines 84 are arranged in the notch-shaped portions of 85, and finally assembled in the order in which the control lines 84 are connected to the IPM drive circuit board 82.
[0126]
For example, when the IPM 70 that is a high voltage circuit and the IPM drive circuit board 82 that is a low voltage circuit are arranged at a close distance, if the peak current of the IPM 70 increases, a surge voltage is likely to occur due to a voltage change. Will flow into an external circuit, noise will be applied to the IPM drive circuit board 82, which is a low-voltage circuit in the inverter device I, and the electronic device mounted on the vehicle, resulting in malfunction.
[0127]
In contrast, the switching room structure of the first embodiment electromagnetically isolates the IPM 70, which is a source of noise, from the IPM drive circuit board 82 and other electronic devices that may malfunction due to noise. Therefore, the IPM drive circuit board 82 and the in-vehicle electronic device can achieve both stable operation, increase in peak current in the IPM 70, and high speed switching.
[0128]
In addition, the high voltage circuit IPM 70 and the low voltage circuit IPM drive circuit board 82 are separated from each other and placed at a close distance with a magnetic shielding shield interposed therebetween. The component integration rate with the IPM drive circuit board 82 that is easy to perform increases, and the inverter device I can be downsized.
[0129]
In addition, since the control line 84 between the IPM 70 and the IPM drive circuit board 82 can be shortened, the influence of noise on the control line 84 can be reduced. In addition, since the plate around the control line 84 is laminated by the hemming process, the shielding property of noise is improved. In addition, in the state where the base member 83 and the cover member 85 overlap, the hole portion through which the control line 84 passes is hemmed all around, so that the control line 84 is caused by vibration caused by engine rotation or vehicle running. Even if the shield parts (base member 83 and cover member 85) are contacted, the control line 84 is not damaged.
[0130]
Next, the effect will be described.
As described above, in the switching room structure of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0131]
(1) The high voltage circuit IPM 70 and the low voltage circuit IPM drive circuit board 82 are separated from each other and placed at a short distance with a magnetic shielding shield interposed therebetween, so that the IPM drive circuit board 82 and on-vehicle electronic devices are stable. Both the operation and the increase in peak current and the switching speed in the IPM 70 can be achieved. In addition, the component integration rate increases, and the inverter device I can be downsized. Furthermore, since the distance of the control line 84 exposed to the high voltage circuit between the IPM 70 and the IPM drive circuit board 82 can be shortened, the influence of noise on the control line 84 can also be reduced.
[0132]
(2) By hemming, the plate around the control line 84 is laminated with a shield plate, and when the base member 83 and the cover member 85 overlap, the hole portion through which the control line 84 passes is hemmed all around. Therefore, the noise shielding performance is improved, and the control line 84 is not damaged by vibrations caused by engine rotation or vehicle travel.
[0133]
(3) Since the cover member 85, which is a shield component, also serves as a bracket for fixing the IPM drive circuit board 82, the structure in which the IPM 70 and the IPM drive circuit board 82 are arranged at a close distance while blocking noise is small. This can be realized with the number of parts, which can contribute to cost reduction.
[0134]
(Second embodiment)
The IPM vertical mounting structure of the first embodiment is an example in which the electrolytic capacitor 74 is provided on the first DC bus bars 72a and 72b, whereas the IPM vertical mounting structure of the second embodiment has the electrolytic capacitor 74 connected to the second DC bus bar. This is an example provided in 73a and 73b.
[0135]
That is, as shown in FIGS. 27 and 28, an electrolytic capacitor 74 is vertically arranged at the center position of the opposed pair of IPMs 70, 70, and three electrolytic capacitors 74, corresponding to the three pairs of IPMs 70, 70 are arranged. The terminals 74a and 74b of 74 and 74 are connected to the planar portions of the second DC bus bars 73a and 73b having a reverse U-shaped cross-sectional shape that is laminated in a positive and negative manner. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0136]
Explaining the operation, since the distance from each IPM 70 to the electrolytic capacitor 74 is substantially equal and the distance is short, when a plurality of IPMs 70 are in phase by composite current control, the voltage difference between the IPMs 70 in the same phase is eliminated. A more stable operation can be achieved.
[0137]
Next, the effect will be described.
As described above, in the IPM vertical installation structure of the second embodiment, in addition to the effects (1), (2), (3) of the IPM vertical installation structure of the first embodiment, the following effects are obtained. Can be obtained.
[0138]
(4) An electrolytic capacitor 74 is vertically arranged at the center position of a pair of opposed IPMs 70, 70, and three electrolytic capacitors 74, 74, 74 corresponding to the three pairs of IPMs 70, 70 are stacked in positive and negative directions. Since the second DC bus bars 73a and 73b are provided on the planar portions, it is possible to ensure more stable operation of the IPM 70 by reducing variations in the capacitor effect (smoothing effect) with respect to fluctuations in the DC power supply voltage.
[0139]
(Third embodiment)
The IPM vertical installation structure of the first embodiment is an example in which the IPM 70 is vertically fixed to the inverter upper case 30 by bolting the upper and lower positions of the IPM 70 to the cooling surfaces 30e and 30f. The IPM vertical installation structure of the embodiment is an example in which the lower position of the IPM 70 is fixed by the spring-like component 86.
[0140]
That is, as shown in FIG. 29, the case bottom side of the IPM 70 is pressed against the cooling surfaces 30e and 30f by the spring-like components 86 fixed to the case bottom of the inverter upper case 30 by the bolts 87, and the upper side of the IPM 70 is The IPM 70 is vertically fixed in the inverter upper case 30 by bolting to the cooling surfaces 30e and 30f. Note that the spring properties of the bent portions of the second DC bus bars 73a and 73b are adjusted by, for example, the thickness of the second DC bus bars 73a and 73b so as to be equal to or less than the spring properties of the spring-like component 86. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus illustration and description thereof are omitted.
[0141]
The operation will be explained. When the parts such as the second DC bus bars 73a and 73b, the IPM 70, and the electrolytic capacitor 74 are assembled in advance in the inverter upper case 30 during the assembly work, the case bottom side of the IPM 70 is moved by the spring-shaped part 86. It is automatically pressed against the cooling surfaces 30e, 30f, and the bolting operation can be omitted on the case bottom side.
[0142]
Next, the effect will be described.
As described above, in the IPM vertical installation structure of the third embodiment, in addition to the effects (1), (2), (3) of the IPM vertical installation structure of the first embodiment, the following effects are obtained. Can be obtained.
[0143]
(5) The case bottom side of the IPM 70 is pressed against the cooling surfaces 30e and 30f by the spring-like parts 86 against the case bottom surface of the inverter upper case 30, and the upper side of the IPM 70 is bolted to the cooling surfaces 30e and 30f. Since the IPM 70 is vertically placed and fixed in the upper case 30, the bolt tightening work can be omitted on the bottom surface side of the case, and the case is assembled with the parts such as the second DC bus bars 73a and 73b, the IPM 70, and the electrolytic capacitor 74 assembled in advance. Therefore, easy assembly workability can be obtained.
[0144]
As mentioned above, although the power module installation structure of this invention has been demonstrated based on 1st Example-3rd Example, about a specific structure, it is not restricted to these Examples, Each of Claims Design changes and additions are permitted without departing from the scope of the claimed invention.
[0145]
For example, in the first embodiment, an example of an inverter device applied to a three-layer multi-axis multi-layer motor with two rotors and one stator as a motor has been shown. However, two independent synchronous motors with one rotor and one stator are used. It can also be applied as a motor inverter device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a parallel hybrid system to which an inverter device I according to a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a six-phase alternating current by a composite current converted by the inverter device I of the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing a multi-axis multilayer motor M of a hybrid system to which the inverter device I of the first embodiment is applied.
FIG. 4 is a view of a coil feeding structure from the inverter device I of the first embodiment to the stator S of the multi-shaft multilayer motor M as viewed from the gear chamber side.
FIG. 5 is an overall plan view of the inverter device I according to the first embodiment.
6 is an overall cross-sectional view of the inverter device I taken along line AA of FIG. 5 of the first embodiment.
7 is an overall cross-sectional view of the inverter device I taken along line BB in FIG. 5 of the first embodiment.
FIG. 8 is a bottom view showing an inverter lower case of the inverter device I according to the first embodiment;
FIG. 9 is a diagram showing a surge voltage characteristic when the inverter device I of the first embodiment is turned off.
FIG. 10 (a) is a diagram showing an equivalent circuit of the IPM power supply side structure of the first embodiment, and FIG. 10 (b) is an electrolytic capacitor in comparison with the IPM power supply side structure of the first embodiment. It is a figure which shows the equivalent circuit of the IPM power supply side structure at the time of installing in the position close | similar to a power module.
FIG. 11 (a) is a diagram showing a magnetic flux due to a bus bar current in the IPM power supply side structure of the first embodiment in which two DC bus bars are arranged orthogonally, and FIG. 11 (b) is a diagram showing two DC bus bars. It is a figure which shows the magnetic flux by a bus-bar electric current at the time of arrange | positioning a bus-bar in parallel.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an electrolytic capacitor to which the electrolytic capacitor cooling structure of the first embodiment is applied.
FIG. 13 is a diagram showing an attachment state of an electrolytic capacitor to which the electrolytic capacitor cooling structure of the first embodiment is applied.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a principal part showing the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment.
FIG. 15 is a view showing a film capacitor assembly in the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment.
FIG. 16 is an impedance characteristic diagram with respect to a switching frequency in the smoothing capacitor arrangement structure of the first embodiment in which an electrolytic capacitor and a film capacitor are used in combination.
FIG. 17 is a plan view showing a power module vertical installation structure according to the first embodiment;
FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a vertically installed structure of a power module according to the first embodiment.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing bolt holes in a case outer wall portion and a vertical wall portion of the inverter upper case in the inverter device I of the first embodiment.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing the power module cooling structure of the first embodiment.
FIG. 21 is a partially cutaway perspective view showing an IPM cooling water channel in the power module cooling structure of the first embodiment.
FIG. 22 is a plan view showing a lightening portion at a portion that intersects the outer wall of the case in the power module cooling structure according to the first embodiment;
FIG. 23 is a view showing a partition plate in the power module cooling structure according to the first embodiment;
FIG. 24 is a cross-sectional view of a principal part showing the switching room structure of the first embodiment.
FIG. 25 is a plan view showing the switching room structure of the first embodiment.
FIG. 26 is a plan view showing a base member and a cover member employed in the switching room structure of the first embodiment.
FIG. 27 is a plan view showing a vertically mounted power module structure according to a second embodiment.
FIG. 28 is a longitudinal sectional view showing a vertically mounted structure of a power module according to a second embodiment.
FIG. 29 is a longitudinal sectional view showing a vertically installed structure of a power module according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
M Double-axis multilayer motor (rotary electric machine)
17 battery
30 Inverter upper case (case)
30a Case outer wall
30b Vertical wall
30c Upper bolt hole
30d Bottom bolt hole
30e, 30f Cooling surface
70 IPM (Power Module)
70a, 70b DC power supply terminal
70c Cooling surface
72a, 72b first DC bus bar
73a, 73b Second DC bus bar
74 Electrolytic capacitor
74a, 74b terminals
86 Spring-like parts
87 volts

Claims (4)

直流電源であるバッテリと交流電流により駆動される回転電機との間に配置され、ＤＣバスバーと、パワーモジュールと、電解コンデンサとをケース内に有するインバータ装置において、
前記複数のパワーモジュールを、２組に分けて互いに対向状態で配置し、該パワーモジュールへ直流電流を給電する正負一対の積層されたＤＣバスバーを、各パワーモジュールの直流給電端子部で囲まれた領域を埋める面形状とし、
前記複数のパワーモジュールを、冷却面を外側に向けて略垂直の縦置きに配置し、
前記ＤＣバスバーを、面形状の両端周縁部を略垂直に起立したＵ字の断面形状とし、
前記ＤＣバスバーの垂直起立部を、パワーモジュールの直流給電端子部に接続したことを特徴とするインバータ装置のパワーモジュール設置構造。In an inverter device that is disposed between a battery that is a direct current power source and a rotating electrical machine that is driven by an alternating current, and that has a DC bus bar, a power module, and an electrolytic capacitor in a case,
The plurality of power modules are arranged in two groups so as to be opposed to each other, and a pair of positive and negative DC bus bars for supplying a direct current to the power modules are surrounded by a DC power supply terminal portion of each power module. A surface shape that fills the area ,
The plurality of power modules are arranged in a substantially vertical orientation with the cooling surface facing outward,
The DC bus bar has a U-shaped cross-sectional shape in which the peripheral edge portions of both ends of the surface shape are erected substantially vertically,
A power module installation structure for an inverter device, wherein a vertical upright portion of the DC bus bar is connected to a DC power supply terminal portion of the power module. 請求項１に記載されたインバータ装置のパワーモジュール設置構造において、
前記２組のパワーモジュールを固定する面を、片方がケース外壁部に、もう片方はケース内部の縦壁部に設け、
前記ケース外壁部と前記縦壁部にパワーモジュールを固定するボルト用穴を、ケース外壁部から縦壁部までの貫通加工により設けたことを特徴とするインバータ装置のパワーモジュール設置構造。In the power module installation structure of the inverter device according to claim 1,
The surface for fixing the two sets of power modules, one on the case outer wall, the other on the vertical wall inside the case,
A power module installation structure for an inverter device, wherein a bolt hole for fixing a power module to the case outer wall portion and the vertical wall portion is provided by penetrating from the case outer wall portion to the vertical wall portion. 請求項１または請求項２に記載されたインバータ装置のパワーモジュール設置構造において、
前記対向する一対のパワーモジュールの中央部位置に電解コンデンサを縦置き配置し、該電解コンデンサを、正負の積層されたＤＣバスバーの面状部分に設けたことを特徴とするインバータ装置のパワーモジュール設置構造。 In the power module installation structure of the inverter device according to claim 1 or 2 ,
A power module installation of an inverter device, characterized in that an electrolytic capacitor is vertically arranged at the center position of the pair of power modules facing each other, and the electrolytic capacitor is provided on a planar portion of a DC bus bar laminated positive and negative Construction. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載されたインバータ装置のパワーモジュール設置構造において、
前記パワーモジュールのケース底面側を、ケース底面に設けたバネ状部品で冷却面に押し付け、前記パワーモジュールの上部側を、冷却面にボルト留めすることで、ケースにパワーモジュールを縦置き固定したことを特徴とするインバータ装置のパワーモジュール設置構造。In the power module installation structure of the inverter device according to any one of claims 1 to 3 ,
The power module is vertically mounted on the case by pressing the case bottom side of the power module against the cooling surface with a spring-like component provided on the case bottom, and bolting the upper side of the power module to the cooling surface. An inverter device power module installation structure characterized by
JP2002379304A 2002-12-27 2002-12-27 Inverter power module installation structure Expired - Fee Related JP3736527B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002379304A JP3736527B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Inverter power module installation structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002379304A JP3736527B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Inverter power module installation structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004215340A JP2004215340A (en) 2004-07-29
JP3736527B2 true JP3736527B2 (en) 2006-01-18

Family

ID=32815841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002379304A Expired - Fee Related JP3736527B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Inverter power module installation structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3736527B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190972A (en) 2004-12-08 2006-07-20 Mitsubishi Electric Corp Power semiconductor device
JP2007209184A (en) 2006-02-06 2007-08-16 Mitsubishi Electric Corp Power converter
JP2008061282A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Hitachi Ltd Power conversion device
JP5017997B2 (en) * 2006-10-03 2012-09-05 トヨタ自動車株式会社 Inverter device
JP7283183B2 (en) * 2019-04-04 2023-05-30 富士電機株式会社 power converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004215340A (en) 2004-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8755209B2 (en) Reduced size power inverter suitable for a vehicle
US7561448B2 (en) Power inverter
KR101743384B1 (en) Vehicle drive device
JP4692263B2 (en) Vehicle drive device
EP2346152B1 (en) Power conversion device
US11888376B2 (en) Rotary electric machine unit having rotary electric machine with cooling part and electric power conversion device
JP5155425B2 (en) Power converter
JP2005224008A (en) Inverter device, inverter integrated type rotating electric machine and vehicle equipped with rotating machine
JP3736527B2 (en) Inverter power module installation structure
JP3729174B2 (en) Smoothing capacitor arrangement structure of inverter device
JP3729176B2 (en) Electrolytic capacitor cooling structure of inverter device
JP3736526B2 (en) Inverter power module cooling structure
JP3729175B2 (en) Inverter switching room structure
JP3959023B2 (en) Inverter power module power supply side structure
JP4895968B2 (en) Power converter
CN113708668B (en) Discrete IGBT parallel power assembly and double-motor driving system
CN217902294U (en) Axially arranged controller system

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050825

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20051121

A072 Dismissal of procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072

Effective date: 20060207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091104

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees