JP5551048B2

JP5551048B2 - Power converter

Info

Publication number: JP5551048B2
Application number: JP2010250792A
Authority: JP
Inventors: 博和梅村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: JP2012105418A

Description

本発明は、直流電源から供給される直流電流を交流電流に変換する電力変換装置に係り、特に、当該電力変換装置のレイアウト構造に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts a DC current supplied from a DC power source into an AC current, and more particularly to a layout structure of the power conversion device.

近年、電車や自動車等の車両には、直流電源の直流電流を交流電流に変換し、駆動源たるモータ等の負荷に供給する電力変換装置が搭載されている。この種の電力変換装置では一般的に、半導体モジュール及び制御基板を有するパワーモジュールと、このパワーモジュールを冷却するヒートシンクとを備えて構成されており、自動車等の振動が大きく、設置スペースの限られた車両に搭載される場合には、制御基板への振動を抑制するとともに、装置の小型化を実現するレイアウト構造が模索されている。
このため、従来、ヒートシンク上に半導体モジュールを載置するとともに、ヒートシンクに立設された複数の制御基板支持台に制御基板を支持することで、この制御基板を半導体モジュールの上方に配置した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, vehicles such as trains and automobiles are equipped with a power converter that converts a direct current of a direct current power source into an alternating current and supplies the alternating current to a load such as a motor as a drive source. In general, this type of power conversion device includes a power module having a semiconductor module and a control board, and a heat sink for cooling the power module. The vibration of an automobile or the like is large, and the installation space is limited. In the case of mounting on a vehicle, a layout structure that suppresses vibration to the control board and realizes downsizing of the device is being sought.
For this reason, conventionally, there is a technology in which a semiconductor module is placed on a heat sink and the control board is supported on a plurality of control board support stands erected on the heat sink, thereby arranging the control board above the semiconductor module. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１０−０５０４９４号公報JP 2010-050494 A

しかし、従来の構成では、制御基板がヒートシンク上に立設された複数の制御基板支持台により半導体モジュールの上方に配置されるため、これら制御基板支持台は、それぞれ半導体モジュールの外側位置に立設されることになる。このため、制御基板の面積は、制御基板支持台が取り付けられる取付部を設ける分、半導体モジュールよりも大きくなることにより、電力変換装置全体が大型化するといった問題がある。
更に、従来の構成では、制御基板支持台が立設される位置は、半導体モジュールの形状や接続端子の位置等により制約を受けるため、制御基板の振動を抑制する最適な位置で当該制御基板を支持することが難しく、制御基板の振動を十分に抑制することが困難であった。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みたものであり、装置の小型化を図るとともに、制御基板の振動を抑制できる電圧変換装置を提供することを目的とする。 However, in the conventional configuration, since the control board is arranged above the semiconductor module by a plurality of control board support stands erected on the heat sink, these control board support stands upright at the respective positions outside the semiconductor module. Will be. For this reason, there exists a problem that the area of a control board becomes larger than a semiconductor module by the part which provides the attachment part to which a control board support stand is attached, and the whole power converter device enlarges.
Furthermore, in the conventional configuration, the position at which the control board support base is erected is limited by the shape of the semiconductor module, the position of the connection terminals, etc. It was difficult to support, and it was difficult to sufficiently suppress the vibration of the control board.
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a voltage conversion device capable of reducing the size of the device and suppressing the vibration of the control board.

上記目的を達成するために、本発明は、パワーモジュールと、このパワーモジュールを冷却するヒートシンクと、前記パワーモジュールを覆うカバー体とを備える電力変換装置において、前記パワーモジュールは、前記ヒートシンク上の載置される半導体モジュールと、この半導体モジュールを制御するための電気部品が実装されて当該半導体モジュールの上部に配置される制御基板とを備え、この制御基板を前記カバー体の天井部から吊り下げて支持するとともに、前記制御基板の下面に配置されて前記半導体モジュールから発生される電磁波を遮蔽するための遮蔽板を備え、前記遮蔽板は、前記カバー体の側面を構成する側壁部に沿って配置される遮蔽板側壁部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a power conversion device including a power module, a heat sink that cools the power module, and a cover that covers the power module, and the power module is mounted on the heat sink. And a control board on which electrical components for controlling the semiconductor module are mounted and disposed on the semiconductor module. The control board is suspended from the ceiling of the cover body. A shielding plate disposed on a lower surface of the control board for shielding electromagnetic waves generated from the semiconductor module; and the shielding plate is disposed along a side wall portion constituting a side surface of the cover body. It is characterized by having a shielding plate side wall portion .

この構成によれば、制御基板をカバー体の天井部から吊り下げて支持しているため、この制御基板を半導体モジュールよりも大きく形成する必要はなく、その分、装置の小型化を図ることが可能となる。さらに、制御基板を支持する際に半導体モジュールの形状等による制約を受けないので、振動を抑える最適な位置で制御基板を自在に支持することができ、従って、制御基板の振動を抑制することができる。 According to this configuration, since the control board is supported by being suspended from the ceiling portion of the cover body, it is not necessary to form the control board larger than the semiconductor module, and accordingly, downsizing of the apparatus can be achieved. It becomes possible. Furthermore, since there is no restriction due to the shape of the semiconductor module when supporting the control board, the control board can be freely supported at an optimal position for suppressing vibration, and therefore, vibration of the control board can be suppressed. it can.

この構成において、本発明は、前記制御基板上に実装される重量の重い前記電気部品に近接した位置を支持したことを特徴とする。この構成によれば、重量の重い電気部品に近接した位置を支持することで当該電気部品の共振を抑制することができ、制御基板の振動をより効果的に抑制できる。 In this configuration, the present invention is characterized in that a position close to the heavy electric component mounted on the control board is supported. According to this configuration, the resonance of the electrical component can be suppressed by supporting the position close to the heavy electrical component, and the vibration of the control board can be more effectively suppressed.

また、本発明は、前記カバー体の天井部から下方に延びる複数の支柱と、前記制御基板の下面に当接配置されて前記半導体モジュールから発生される電磁波を遮蔽するための遮蔽板とを備え、この遮蔽板と前記支柱とで前記制御基板を挟持したことを特徴とする。この構成によれば、制御基板が遮蔽板と密着して支持されることにより、この制御基板の剛性が向上するため、当該制御基板の振動を抑制することができる。 In addition, the present invention includes a plurality of support columns extending downward from the ceiling portion of the cover body, and a shielding plate that is disposed in contact with the lower surface of the control board and shields electromagnetic waves generated from the semiconductor module. The control board is sandwiched between the shielding plate and the support column. According to this configuration, since the control board is supported in close contact with the shielding plate, the rigidity of the control board is improved, so that the vibration of the control board can be suppressed.

また、本発明は、前記遮蔽板を前記カバー体に固定したことを特徴とする。この構成によれば、制御基板を支持するカバー体及び遮蔽板の剛性を向上させることができ、制御基板の振動をより効果的に抑制できる。 Further, the present invention is characterized in that the shielding plate is fixed to the cover body. According to this structure, the rigidity of the cover body and the shielding plate that support the control board can be improved, and the vibration of the control board can be more effectively suppressed.

本発明によれば、制御基板をカバー体の天井部から吊り下げて支持しているため、この制御基板を半導体モジュールよりも大きく形成する必要はなく、その分、装置の小型化を図ることが可能となる。さらに、制御基板を支持する際に半導体モジュールの形状等による制約を受けないので、振動を抑える最適な位置で制御基板を自在に支持することができ、従って、制御基板の振動を抑制することができる。
また、本発明によれば、重量の重い電気部品に近接した位置を支持することで当該電気部品の共振を抑制することができ、制御基板の振動をより効果的に抑制できる。
また、本発明によれば、制御基板が遮蔽板と密着して支持されることにより、この制御基板の剛性が向上するため、当該制御基板の振動を抑制することができる。
また、本発明によれば、制御基板を支持するカバー体及び遮蔽板の剛性を向上させることができ、制御基板の振動をより効果的に抑制できる。 According to the present invention, since the control board is supported by being suspended from the ceiling portion of the cover body, it is not necessary to form the control board larger than the semiconductor module, and the apparatus can be downsized accordingly. It becomes possible. Furthermore, since there is no restriction due to the shape of the semiconductor module when supporting the control board, the control board can be freely supported at an optimal position for suppressing vibration, and therefore, vibration of the control board can be suppressed. it can.
Further, according to the present invention, the resonance of the electrical component can be suppressed by supporting the position close to the heavy electrical component, and the vibration of the control board can be more effectively suppressed.
Further, according to the present invention, since the control board is supported in close contact with the shielding plate, the rigidity of the control board is improved, so that the vibration of the control board can be suppressed.
Moreover, according to this invention, the rigidity of the cover body and shielding board which support a control board can be improved, and the vibration of a control board can be suppressed more effectively.

本実施の形態にかかる電力変換装置の側断面図である。It is a sectional side view of the power converter device concerning this Embodiment. 半導体モジュールを示す平面図である。It is a top view which shows a semiconductor module. Ａは、制御基板の上面を示す平面図、Ｂは、制御基板の下面を示す平面図である。A is a plan view showing the upper surface of the control board, and B is a plan view showing the lower surface of the control board. Ａ〜Ｃは、電力変換装置の組付手順を説明する図である。AC is a figure explaining the assembly procedure of a power converter device. 電力変換装置の変形例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the modification of a power converter device. 電力変換装置の変形例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the modification of a power converter device.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は本実施形態に係る電力変換装置１０の側断面図である。
電力変換装置１０は、電車や自動車等の車両に搭載された直流電源の直流電流を交流電流に変換し、当該車両に搭載された動力源としての三相誘導モータ（図示略）に供給して駆動する車載用の装置であり、図１に示すように、ヒートシンク１１と、このヒートシンク１１上に載置されるパワーモジュール１３と、このパワーモジュール１３を覆うカバー体１５とを備える。
このカバー体１５は、ヒートシンク１１と協同してパワーモジュール１３の電気回路部分へのゴミや塵の入り込みを防止するものであり、耐熱性及び絶縁性を有する樹脂材から形成されている。カバー体１５は、天井部１５Ａと側壁部１５Ｂとを備え、底面が開放した箱状に形成されている。また、側壁部１５Ｂの下端には、上記天井部１５Ａと略水平に外方に延出するフランジ部１５Ｃを一体に備え、このフランジ部１５Ｃがねじ１７によりヒートシンク１１に取り付けられている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side sectional view of a power converter 10 according to the present embodiment.
The power converter 10 converts a direct current of a direct current power source mounted on a vehicle such as a train or an automobile into an alternating current, and supplies the alternating current to a three-phase induction motor (not shown) as a power source mounted on the vehicle. As shown in FIG. 1, the vehicle-mounted device includes a heat sink 11, a power module 13 placed on the heat sink 11, and a cover body 15 that covers the power module 13.
The cover body 15 cooperates with the heat sink 11 to prevent dust and dust from entering the electric circuit portion of the power module 13 and is formed of a heat-resistant and insulating resin material. The cover body 15 includes a ceiling portion 15A and a side wall portion 15B, and is formed in a box shape with an open bottom surface. Further, a flange portion 15C that extends outwardly substantially horizontally with the ceiling portion 15A is integrally provided at the lower end of the side wall portion 15B, and the flange portion 15C is attached to the heat sink 11 with screws 17.

ヒートシンク１１は、パワーモジュール１３が発生する熱を外部に放出して当該パワーモジュール１３を冷却する機能と、電力変換装置１０のベースプレートとしての機能とを有し、ボルト固定用の孔部（図示略）にボルトを通して車両に固定可能に構成されている。ヒートシンク１１は、例えば銅やアルミニウムなどの高熱伝導性を有する金属材料で構成されているが、熱伝導性が高く、パワーモジュール１３の重量に耐え得る剛性を実現できれば任意の材質を用いることができる。また、ヒートシンク１１の上面寸法は、パワーモジュール１３の底面よりも大きい寸法に設定され、この底面全体が接するに必要十分な大きさとされている。なお、ヒートシンク１１の下面に多数の放熱フィンを形成する構成としても良い。 The heat sink 11 has a function of releasing the heat generated by the power module 13 to cool the power module 13 and a function as a base plate of the power converter 10, and a bolt fixing hole (not shown). ) To the vehicle through bolts. The heat sink 11 is made of a metal material having a high thermal conductivity such as copper or aluminum. However, any material can be used as long as it has a high thermal conductivity and can realize rigidity capable of withstanding the weight of the power module 13. . Moreover, the upper surface dimension of the heat sink 11 is set to a dimension larger than the bottom surface of the power module 13, and is set to a size sufficient to contact the entire bottom surface. In addition, it is good also as a structure which forms many radiation fins in the lower surface of the heat sink 11. FIG.

パワーモジュール１３は、直流／交流変換をする電気回路を納めたモジュールであり、ヒートシンク１１上に載置されて当該ヒートシンク１１により冷却される半導体モジュール２０と、この半導体モジュール２０の上部に間隔を開けて配置され、当該半導体モジュールを駆動制御するための電気回路または電気部品が実装された制御基板３０とを備える。
半導体モジュール２０は、図２に示すように、耐熱性及び絶縁性を有する樹脂材から形成されるケーシング２１を備え、このケーシング２１には当該ケーシング２１をヒートシンク１１に固定するための孔部２１Ａと、横並びに３つの収容部２１Ｂとが形成されている。これら収容部２１Ｂには、それぞれスイッチング素子２２及びフライホイールダイオード２３が収容されており、各収容部２１Ｂに交流出力一相分の回路が形成される。本実施形態では、収容部２１Ｂが３つ設けられているため、半導体モジュール２０は三相インバータ回路を構成する。
また、各収容部２１Ｂに収容されたスイッチング素子２２及びフライホイールダイオード２３は樹脂材（図示略）により封止され、水分の浸入が防止されている。なお、スイッチング素子２２には、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等を用いることができる。
ケーシング２１には、各収容部２１Ｂにそれぞれ隣接する位置に一対の電極２４と、信号ピン２５とが設けられている。これら信号ピン２５は、図１に示すように、制御基板３０を貫通し、この制御基板３０上の電気回路（図示略）と電気的に接続されている。 The power module 13 is a module containing an electric circuit for DC / AC conversion. The power module 13 is placed on the heat sink 11 and cooled by the heat sink 11, and a gap is formed above the semiconductor module 20. And a control board 30 on which an electric circuit or an electric component for driving and controlling the semiconductor module is mounted.
As shown in FIG. 2, the semiconductor module 20 includes a casing 21 formed of a heat-resistant and insulating resin material. The casing 21 includes a hole 21 A for fixing the casing 21 to the heat sink 11. The side and the three accommodating portions 21B are formed. Each of the accommodating portions 21B accommodates a switching element 22 and a flywheel diode 23, and a circuit for one phase of AC output is formed in each accommodating portion 21B. In this embodiment, since three accommodating parts 21B are provided, the semiconductor module 20 constitutes a three-phase inverter circuit.
Moreover, the switching element 22 and the flywheel diode 23 accommodated in each accommodating part 21B are sealed with a resin material (not shown) to prevent moisture from entering. The switching element 22 can be an IGBT, a MOSFET, or the like.
The casing 21 is provided with a pair of electrodes 24 and signal pins 25 at positions adjacent to the respective accommodating portions 21B. As shown in FIG. 1, these signal pins 25 penetrate the control board 30 and are electrically connected to an electric circuit (not shown) on the control board 30.

制御基板３０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、この制御基板３０の上面３０Ａ及び３０Ｂにそれぞれ電気部品が実装されて電気回路が形成されるプリント基板である。具体的には、制御基板３０の上面３０Ａには、上記電気部品として、外部機器との通信をするための通信線が接続されるコネクタ３１と、この制御基板３０内の電源を構成するトランス３２及び電解コンデンサ３３Ａ、３３Ｂと、半導体モジュール２０のスイッチング素子２２を駆動制御させるために、これらスイッチング素子２２との信号の送受信を司る制御ＩＣ３４Ａ〜３４Ｃが実装されている。これら制御ＩＣ３４Ａ〜３４Ｃは、車両側に搭載されているモータＥＣＵ（electronic control unit）が出力する制御信号に基づいて、スイッチング素子２２をスイッチング動作させる駆動回路を制御する。制御基板３０の下面３０Ｂには、各種抵抗器３５、３６に加え、他の電気部品３７、３８が実装されている。
また、制御基板３０には、この制御基板３０を固定するための孔部３０Ｃと、上述した信号ピン２５が貫通する貫通孔３０Ｄとが形成されている。この図３Ａ、Ｂでは、貫通孔３０Ｄの位置及び数についての記載を一部省略している。
制御基板３０は、半導体モジュール２０との制御信号の受け渡しをするために、半導体モジュール２０の信号ピン２５の先端２５Ａを当該制御基板３０の電気回路と、はんだ等の導電性接合材で連結している。また、制御基板３０は、信号ピン２５を通じて、外部から電圧を印加させている半導体モジュール２０を制御し、電流を交流電流へ変換することで車両に搭載された三相誘導モータの運転を制御している。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the control board 30 is a printed board on which electrical components are mounted on the upper surfaces 30A and 30B of the control board 30 to form an electric circuit. Specifically, on the upper surface 30 A of the control board 30, a connector 31 to which a communication line for communicating with an external device is connected as the electrical component, and a transformer 32 constituting a power source in the control board 30. In addition, in order to drive and control the electrolytic capacitors 33A and 33B and the switching element 22 of the semiconductor module 20, control ICs 34A to 34C that control transmission and reception of signals with the switching element 22 are mounted. These control ICs 34 A to 34 C control a drive circuit for switching the switching element 22 based on a control signal output from a motor ECU (electronic control unit) mounted on the vehicle side. In addition to the various resistors 35 and 36, other electrical components 37 and 38 are mounted on the lower surface 30 B of the control board 30.
Further, the control board 30 is formed with a hole 30C for fixing the control board 30 and a through hole 30D through which the signal pin 25 described above passes. In FIGS. 3A and 3B, the description of the position and number of the through holes 30D is partially omitted.
In order to transfer control signals to and from the semiconductor module 20, the control board 30 connects the tip 25A of the signal pin 25 of the semiconductor module 20 with an electric circuit of the control board 30 and a conductive bonding material such as solder. Yes. Further, the control board 30 controls the operation of the three-phase induction motor mounted on the vehicle by controlling the semiconductor module 20 to which a voltage is applied from the outside through the signal pin 25 and converting the current into an alternating current. ing.

ところで、電力変換装置１０は、自動車のように振動が大きく、設置スペースの限られた車両に搭載されることが多い。制御基板３０は、振動に弱いため、この制御基板３０への振動を抑制するとともに、電力変換装置１０の小型化を実現するレイアウト構造が模索されている。
本実施形態では、制御基板３０は、図１に示すように、半導体モジュール２０の上方位置でカバー体１５の天井部１５Ａから吊り下げられて支持されている。具体的には、カバー体１５の天井部１５Ａには、この天井部１５Ａから下方に延びる複数の支柱４０が設けられ、この支柱４０に制御基板３０及び当該制御基板３０の下面３０Ｂに配置される遮蔽板５０とが支持されている。この遮蔽板５０は、半導体モジュール２０のスイッチング素子２２が動作する際に発生する電磁波を遮蔽するためのものであり、少なくとも制御基板３０と略同一の大きさを有する。なお、遮蔽板５０には、上記した信号ピン２５が当該遮蔽板５０に触れない程度の大きさの貫通孔（図示略）が形成されている。 By the way, the power conversion apparatus 10 is often mounted on a vehicle having a large installation space and a large vibration like an automobile. Since the control board 30 is vulnerable to vibrations, a layout structure that suppresses vibrations to the control board 30 and realizes downsizing of the power converter 10 is being sought.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the control board 30 is supported by being suspended from the ceiling portion 15 A of the cover body 15 at a position above the semiconductor module 20. Specifically, the ceiling portion 15A of the cover body 15 is provided with a plurality of support columns 40 extending downward from the ceiling portion 15A, and the control substrate 30 and the lower surface 30B of the control substrate 30 are disposed on the support columns 40. A shielding plate 50 is supported. The shielding plate 50 is for shielding electromagnetic waves generated when the switching element 22 of the semiconductor module 20 operates, and has at least approximately the same size as the control board 30. The shielding plate 50 is formed with a through hole (not shown) having such a size that the signal pin 25 does not touch the shielding plate 50.

支柱４０の上端には雌ねじ部（図示略）が形成されており、この雌ねじ部にカバー体１５の天井部１５Ａを貫通したねじ４１が取り付けられることで、支柱４０がカバー体１５の天井部１５Ａに固定される。また、支柱４０の下端には、支柱４０よりも縮径したねじ部４０Ａが形成されている。
一方、遮蔽板５０には、上記した支柱４０と対応する吊り下げ位置に、ねじ部４０Ａが貫通する貫通孔（図示略）が形成されるとともに、遮蔽板５０の下面に当該ねじ部４０Ａがねじ止めされるナット５５がロウ付け等によって固着されている。このため、遮蔽板５０に設けたナット５５に支柱４０のねじ部４０Ａをねじ込むことにより、制御基板３０は、支柱４０と遮蔽板５０とで挟持され、カバー体１５の天井部１５Ａから吊り下げられて支持される。 A female screw portion (not shown) is formed at the upper end of the support column 40, and a screw 41 penetrating the ceiling portion 15 A of the cover body 15 is attached to the female screw portion, whereby the support column 40 is attached to the ceiling portion 15 A of the cover body 15. Fixed to. In addition, a screw portion 40A having a diameter smaller than that of the support column 40 is formed at the lower end of the support column 40.
On the other hand, the shielding plate 50 is formed with a through-hole (not shown) through which the screw portion 40A penetrates at the hanging position corresponding to the support column 40, and the screw portion 40A is screwed on the lower surface of the shielding plate 50. The nut 55 to be stopped is fixed by brazing or the like. Therefore, by screwing the screw portion 40A of the support column 40 into the nut 55 provided on the shielding plate 50, the control board 30 is sandwiched between the support column 40 and the shielding plate 50 and suspended from the ceiling portion 15A of the cover body 15. Supported.

この構成によれば、制御基板３０をカバー体１５の天井部１５Ａから吊り下げて支持しているため、半導体モジュールの外側位置でヒートシンクに立設した支持台に制御基板を支持させる構成と比べて、この制御基板を半導体モジュールよりも大きく形成する必要はない。従って、電力変換装置１０自体の小型化を図ることが可能となる。
更に、制御基板３０をカバー体１５の天井部１５Ａから吊り下げる構成では、この制御基板３０の下方に位置する半導体モジュール２０の形状等による制約を受けることなく、制御基板３０の吊り下げ位置を決定することができる。
ここで、制御基板３０は、上述したように、各種の電気部品を実装して形成されている。この種の制御基板では、重量の重い電気部品が実装されている部分ほど共振が大きく、振動による影響が大きい。本構成では、図１に示すように、重量の重いトランス３２に近接した位置を支柱４０によって自在に支持することができるため、このトランス３２の共振を抑制することができ、制御基板３０の振動をより効果的に抑制できる。支柱４０とトランス３２との距離Ｌ１、Ｌ２は、近いほど振動を抑制する効果が高いため、本実施形態では、支柱４０は、トランス３２と短絡を生じさせない最短の距離位置で制御基板３０を支持している。
また、本実施形態では、半導体モジュール２０から制御基板３０に延びる信号ピン２５をトランス３２に近接した位置に配置することで、制御基板３０の振動抑制の向上を図っている。 According to this configuration, since the control board 30 is supported by being suspended from the ceiling portion 15A of the cover body 15, as compared with the configuration in which the control board is supported by the support stand erected on the heat sink at a position outside the semiconductor module. The control board does not need to be formed larger than the semiconductor module. Therefore, it is possible to reduce the size of the power converter 10 itself.
Furthermore, in the configuration in which the control board 30 is suspended from the ceiling portion 15A of the cover body 15, the suspension position of the control board 30 is determined without being restricted by the shape of the semiconductor module 20 located below the control board 30. can do.
Here, as described above, the control board 30 is formed by mounting various electrical components. In this type of control board, the portion where the heavy electrical component is mounted has a greater resonance and is more affected by vibration. In this configuration, as shown in FIG. 1, since the position close to the heavy transformer 32 can be freely supported by the support column 40, the resonance of the transformer 32 can be suppressed, and the vibration of the control board 30 can be suppressed. Can be suppressed more effectively. The closer the distances L1 and L2 between the support column 40 and the transformer 32 are, the higher the effect of suppressing the vibration is. Therefore, in this embodiment, the support column 40 supports the control board 30 at the shortest distance position that does not cause a short circuit with the transformer 32. doing.
In the present embodiment, the signal pins 25 extending from the semiconductor module 20 to the control board 30 are arranged at positions close to the transformer 32 to improve the vibration suppression of the control board 30.

また、遮蔽板５０は、制御基板３０と略平行に延びて当該制御基板３０に当接する当接部５４を備え、この当接部５４と支柱４０とで制御基板３０を狭持している。このため、制御基板３０は、遮蔽板５０の当接部５４と当接する部分で厚みが厚くなることで剛性が向上するため、制御基板３０の振動を抑制することができる。なお、遮蔽板５０は、制御基板３０の下面３０Ｂの電気部品が設けられた位置と対応する位置に、当接部５４よりも高さ方向に低くへこんだ凹部５１が形成されている。この凹部５１は、制御基板３０の下面３０Ｂの電気部品との干渉を避ける部位であり、プレス加工により一体に形成されている。本構成では、凹部５１を設けることにより、遮蔽板５０の強度を保持したまま板圧を薄くすることができるため、電力変換装置１０の軽量化を図ることが可能となる。
また、遮蔽板５０は、上記したカバー体１５に固定されている。具体的には、図１に示すように、遮蔽板５０は、側壁部５２と、この側壁部５２の下端から当接部５４と略水平に外方に延出するフランジ部５３とを一体に備えており、このフランジ部５３がカバー体１５とともにヒートシンク１１に固定されている。これにより、制御基板３０を支持するカバー体１５と遮蔽板５０とが支柱４０及びねじ１７により一体に形成されるため、これらカバー体１５及び遮蔽板の剛性を向上させることができ、制御基板３０の振動をより効果的に抑制することができる。この場合、側壁部５２は、カバー体１５の側壁部１５Ｂに沿って配置することにより、側壁部５２の剛性が向上し、制御基板３０の振動をより一層抑制することができる。 The shielding plate 50 includes a contact portion 54 that extends substantially parallel to the control board 30 and contacts the control board 30, and the control board 30 is sandwiched between the contact portion 54 and the support column 40. For this reason, since the rigidity of the control board 30 is increased by increasing the thickness of the portion of the control board 30 that contacts the contact portion 54 of the shielding plate 50, the vibration of the control board 30 can be suppressed. The shielding plate 50 has a recess 51 that is recessed in the height direction lower than the contact portion 54 at a position corresponding to the position where the electrical components on the lower surface 30B of the control board 30 are provided. The recess 51 is a portion that avoids interference with the electrical components on the lower surface 30B of the control board 30, and is integrally formed by pressing. In this configuration, by providing the recess 51, the plate pressure can be reduced while maintaining the strength of the shielding plate 50, so that the power converter 10 can be reduced in weight.
Further, the shielding plate 50 is fixed to the cover body 15 described above. Specifically, as shown in FIG. 1, the shielding plate 50 includes a side wall portion 52 and a flange portion 53 that extends from the lower end of the side wall portion 52 to the contact portion 54 and extends substantially horizontally outward. The flange portion 53 is fixed to the heat sink 11 together with the cover body 15. Thereby, since the cover body 15 and the shielding plate 50 that support the control board 30 are integrally formed by the support column 40 and the screw 17, the rigidity of the cover body 15 and the shielding board can be improved. Can be more effectively suppressed. In this case, by arranging the side wall 52 along the side wall 15B of the cover body 15, the rigidity of the side wall 52 is improved, and the vibration of the control board 30 can be further suppressed.

次に、図４を参照して、電力変換装置１０の組付手順を説明する。
まず、図４Ａに示すように、各収容部２１Ｂにスイッチング素子２２及びフライホイールダイオード２３を収容するとともに、これらスイッチング素子２２及びフライホイールダイオード２３に電気的に接続される信号ピン２５を配置し、収容部２１Ｂに樹脂材を流入させて封止して半導体モジュール２０を形成する。そして、この半導体モジュール２０をヒートシンク１１上にボルト（図示略）にて固定する。
次に、図４Ｂに示すように、ヒートシンク１１上に遮蔽板５０を載せる。この場合、遮蔽板５０は、フランジ部５３によって高さ方向の位置決めがなされ、水平方向の位置決めは、貫通孔に信号ピン２５を貫通させることで実行される。さらに、この遮蔽板５０の上に制御基板３０を載せ、この制御基板３０を貫通した信号ピン２５の先端２５Ａをはんだ等により制御基板３０の電気回路に接続する。
次に、図４Ｃに示すように、支柱４０を制御基板３０及び遮蔽板５０を貫通させた後、遮蔽板５０に設けられたナット５５にねじ込むことにより取り付ける。最後に、カバー体１５を遮蔽板５０の側壁部５２に沿って被せ、このカバー体１５と支柱４０とをねじ４１で固定するとともに、当該カバー体１５のフランジ部１５Ｃ及び遮蔽板５０のフランジ部５３をヒートシンク１１にねじ１７で固定する。 Next, an assembly procedure of the power conversion device 10 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 4A, the switching element 22 and the flywheel diode 23 are accommodated in each accommodating portion 21B, and the signal pins 25 electrically connected to the switching element 22 and the flywheel diode 23 are arranged, A semiconductor material 20 is formed by allowing a resin material to flow into the housing portion 21B and sealing it. Then, the semiconductor module 20 is fixed on the heat sink 11 with bolts (not shown).
Next, as shown in FIG. 4B, the shielding plate 50 is placed on the heat sink 11. In this case, the shielding plate 50 is positioned in the height direction by the flange portion 53, and the horizontal positioning is performed by passing the signal pin 25 through the through hole. Further, the control board 30 is placed on the shielding plate 50, and the tip 25A of the signal pin 25 penetrating the control board 30 is connected to the electric circuit of the control board 30 by solder or the like.
Next, as shown in FIG. 4C, the support column 40 is attached by being screwed into a nut 55 provided on the shielding plate 50 after passing through the control board 30 and the shielding plate 50. Finally, the cover body 15 is covered along the side wall portion 52 of the shielding plate 50, the cover body 15 and the support column 40 are fixed with screws 41, the flange portion 15C of the cover body 15 and the flange portion of the shielding plate 50. 53 is fixed to the heat sink 11 with screws 17.

以上、説明したように、本実施形態によれば、パワーモジュール１３と、このパワーモジュール１３を冷却するヒートシンク１１と、パワーモジュール１３を覆うカバー体１５とを備える電力変換装置１０において、パワーモジュール１３は、ヒートシンク１１上の載置される半導体モジュール２０と、この半導体モジュール２０を制御するための電気部品が実装されて当該半導体モジュール２０の上部に配置される制御基板３０とを備え、この制御基板３０をカバー体１５の天井部１５Ａから吊り下げて支持したため、この制御基板３０を半導体モジュール２０よりも大きく形成する必要はなく、その分、電力変換装置１０の小型化を図ることが可能となる。さらに、制御基板３０を吊り下げる際に半導体モジュール２０の形状による制約を受けないので、振動を抑える最適な位置で制御基板３０を自在に支持することができ、従って、制御基板３０の振動を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the power module 13 includes the power module 13, the heat sink 11 that cools the power module 13, and the cover body 15 that covers the power module 13. Includes a semiconductor module 20 mounted on the heat sink 11, and a control board 30 on which electrical components for controlling the semiconductor module 20 are mounted and disposed on the semiconductor module 20. 30 is supported by being suspended from the ceiling 15 A of the cover body 15, it is not necessary to form the control board 30 larger than the semiconductor module 20, and the power converter 10 can be downsized accordingly. . Furthermore, since the control board 30 is not restricted by the shape of the semiconductor module 20 when the control board 30 is suspended, the control board 30 can be freely supported at an optimal position for suppressing the vibration, and thus the vibration of the control board 30 is suppressed. can do.

また、本実施形態によれば、制御基板３０上に実装される重量の重いトランス３２に近接した位置を支持したため、このトランス３２の共振を抑制することができ、制御基板３０の振動をより効果的に抑制できる。 Further, according to the present embodiment, since the position close to the heavy transformer 32 mounted on the control board 30 is supported, the resonance of the transformer 32 can be suppressed, and the vibration of the control board 30 is more effective. Can be suppressed.

また、本実施形態によれば、カバー体１５の天井部１５Ａから下方に延びる複数の支柱４０と、制御基板３０の下面３０Ｂに当接配置されて半導体モジュール２０から発生される電磁波を遮蔽するための遮蔽板５０とを備え、この遮蔽板５０と支柱４０とで制御基板３０を挟持したため、制御基板３０が遮蔽板５０と密着して支持されることにより、この制御基板３０の剛性が向上し、当該制御基板３０の振動を抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the plurality of support columns 40 extending downward from the ceiling portion 15 A of the cover body 15 and the lower surface 30 B of the control board 30 are disposed in contact with each other to shield electromagnetic waves generated from the semiconductor module 20. Since the control board 30 is sandwiched between the shield board 50 and the support column 40, the control board 30 is supported in close contact with the shield board 50, thereby improving the rigidity of the control board 30. The vibration of the control board 30 can be suppressed.

また、本実施形態によれば、遮蔽板５０をカバー体１５に固定したため、制御基板３０を支持するカバー体１５及び遮蔽板５０の剛性を向上させることができ、制御基板３０の振動をより効果的に抑制できる。 Further, according to the present embodiment, since the shielding plate 50 is fixed to the cover body 15, the rigidity of the cover body 15 and the shielding plate 50 that support the control board 30 can be improved, and the vibration of the control board 30 is more effective. Can be suppressed.

なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。例えば、図５に示すように、制御基板３０を支柱４０に変えてボルト４４で吊り下げても良い。この図５の電力変換装置７０では、上記ボルト４４を介して、カバー体１５の天井部１５Ａから制御基板３０が吊り下げられる点、制御基板３０に実装される部品（例えばトランス３２）の高さが低い点が、上記実施形態と異なり、それ以外は同一の構成を有するため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
この変形例では、カバー体１５の天井部１５Ａからボルト４４を介して制御基板３０を吊り下げているため、ボルト４４の締め込み量によって、制御基板３０と天井部１５Ａとの高さｈを適宜調整することができ、この高さｈが低い場合に特に有効となる。また、支柱４０及びねじ４１を使用しないことにより、部品点数が減り、組立て工数も削減でき、軽量かつ安価に製造することができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIG. 5, the control board 30 may be changed to a support column 40 and hung with bolts 44. In the power conversion device 70 of FIG. 5, the control board 30 is suspended from the ceiling 15 A of the cover body 15 via the bolts 44, and the height of components (for example, the transformer 32) mounted on the control board 30. However, unlike the above embodiment, the other components have the same configuration, and thus the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
In this modification, since the control board 30 is suspended from the ceiling portion 15A of the cover body 15 via the bolts 44, the height h between the control board 30 and the ceiling portion 15A is appropriately set according to the tightening amount of the bolts 44. It can be adjusted and is particularly effective when the height h is low. Moreover, by not using the support | pillar 40 and the screw | thread 41, a number of parts can reduce, an assembly man-hour can also be reduced, and it can manufacture lightweight and cheaply.

また、図６に別の変形例にかかる電力変換装置８０を示す。この変形例では、遮蔽板５０にナット５５を設ける代わりにねじ部５６を一体に形成した点で上記実施形態と異なる。上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
このねじ部５６は、遮蔽板５０に貫通孔をプレス加工する際に、遮蔽板５０の厚み方向に突出させた突出部を形成し、この突出部にねじを形成したものである。この構成では、突出部は貫通孔と同時にプレス加工で形成することができるため、ナット５５を遮蔽板５０に取り付けるものと比べて、部品点数が削減できるとともに組立て工数も削減でき、軽量かつ安価に製造することができる。さらに、ねじ部５６が形成される突出部を遮蔽板５０と一体に形成するため、この遮蔽板５０の剛性が向上し、ひいては、制御基板３０の振動抑制を図ることができる。 Moreover, the power converter device 80 concerning another modification is shown in FIG. This modification differs from the above-described embodiment in that the threaded portion 56 is integrally formed instead of providing the nut 55 on the shielding plate 50. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The threaded portion 56 is formed by forming a protruding portion protruding in the thickness direction of the shielding plate 50 when a through hole is pressed in the shielding plate 50, and forming a screw on the protruding portion. In this configuration, since the projecting portion can be formed by pressing simultaneously with the through hole, the number of parts can be reduced and the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where the nut 55 is attached to the shielding plate 50, and the weight can be reduced. Can be manufactured. Furthermore, since the protrusion part in which the screw part 56 is formed is formed integrally with the shielding plate 50, the rigidity of the shielding plate 50 is improved, and consequently, the vibration of the control board 30 can be suppressed.

１０、７０、８０電力変換装置
１１ヒートシンク
１３パワーモジュール
１５カバー体
１５Ａ天井部
１５Ｂ側壁部
１５Ｃフランジ部
２０半導体モジュール
２１Ｂ収容部
２２スイッチング素子
２３フライホイールダイオード
２５信号ピン
２５Ａ先端
３０制御基板
３０Ａ上面
３０Ｂ下面
３２トランス（電気部品）
４０支柱
５０遮蔽板
５１凹部
５２側壁部
５３フランジ部
５４当接部
Ｌ１、Ｌ２距離 10, 70, 80 Power converter 11 Heat sink 13 Power module 15 Cover body 15A Ceiling part 15B Side wall part 15C Flange part 20 Semiconductor module 21B Housing part 22 Switching element 23 Flywheel diode 25 Signal pin 25A Tip 30 Control board 30A Upper surface 30B Lower surface 32 transformer (electrical parts)
40 Prop 50 Shield plate 51 Recess 52 Side wall 53 Flange 54 Abutting portion L1, L2 Distance

Claims

パワーモジュールと、このパワーモジュールを冷却するヒートシンクと、前記パワーモジュールを覆うカバー体とを備える電力変換装置において、
前記パワーモジュールは、前記ヒートシンク上の載置される半導体モジュールと、この半導体モジュールを制御するための電気部品が実装されて当該半導体モジュールの上部に配置される制御基板とを備え、この制御基板を前記カバー体の天井部から吊り下げて支持するとともに、前記制御基板の下面に配置されて前記半導体モジュールから発生される電磁波を遮蔽するための遮蔽板を備え、前記遮蔽板は、前記カバー体の側面を構成する側壁部に沿って配置される遮蔽板側壁部を有することを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device including a power module, a heat sink that cools the power module, and a cover that covers the power module,
The power module includes a semiconductor module mounted on the heat sink, and a control board on which an electrical component for controlling the semiconductor module is mounted and disposed on the semiconductor module. The cover body is supported by being suspended from the ceiling portion , and includes a shielding plate disposed on the lower surface of the control board for shielding electromagnetic waves generated from the semiconductor module, and the shielding plate is provided on the cover body. It has a shielding board side wall part arrange | positioned along the side wall part which comprises a side surface, The power converter device characterized by the above-mentioned.

前記制御基板上に実装される重量の重い前記電気部品に近接した位置を支持したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein a position close to the heavy electric component mounted on the control board is supported.

前記カバー体の天井部から下方に延びる複数の支柱と、前記制御基板の下面に当接配置されて前記半導体モジュールから発生される電磁波を遮蔽するための遮蔽板とを備え、この遮蔽板と前記支柱とで前記制御基板を挟持したことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。 A plurality of support pillars extending downward from the ceiling of the cover body; and a shielding plate that is disposed in contact with the lower surface of the control board and shields electromagnetic waves generated from the semiconductor module. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the control board is sandwiched between support columns.

前記遮蔽板を前記カバー体に固定したことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 3, wherein the shielding plate is fixed to the cover body.