JP6578846B2

JP6578846B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP6578846B2
Application number: JP2015186159A
Authority: JP
Inventors: 裕也木内; 秀晃立花
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2035-09-22
Also published as: JP2017063514A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

例えば特許文献１に記載されているように、インバータ等の電力変換装置として、電力変換回路部と、該電力変換回路部を内部に収容したケースとを有するものがある。ケースには、内側から端子台等をケースに締結固定するための複数の内ボス部と、外側から蓋等をケースに締結固定するための複数の外ボス部とが形成されている。

特許第５７３３０４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のケースは、形成された複数の内ボス部及び外ボス部によって、ケース内外における部品の配置スペースが侵食されやすい。その結果、電力変換装置全体としての小型化を図り難い。

また、ケースをダイカスト鋳造により一体成形する場合、キャビティにおける内ボス部及び外ボス部を成形する領域は、溶湯が流れ難い特異点となりやすい。そのため、ケースに多数の内ボス部及び外ボス部が成形される場合は、内ボス部及び外ボス部に鋳巣が形成されやすくなってしまう。それゆえ、上記ケースにおいては、剛性を充分に確保することができないおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、小型化、及びケースの剛性の確保を図ることができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、電力変換回路部（１１）と、
該電力変換回路部を収容したケース（２）と、
該ケースの内側から該ケースに締結固定されると共に、ヒューズ（１３）を載置した載置部材（３）と、
上記ケースに形成され、上記ヒューズに向って開口したヒューズ用開口部（２０１）と、
上記ケースの外側から該ケースに締結固定されると共に、上記ヒューズ用開口部を上記ケースの外側から閉塞する蓋部（１２）と、を有し、
上記ケースは、上記蓋部を締結固定するための蓋ボス部（２１）と、上記載置部材を締結固定するための部材ボス部（２２）とを有し、
上記ケースは、上記蓋ボス部と上記部材ボス部とが、上記ケースの上記ヒューズ用開口部の開口方向に直交する方向に隣接して互いに一体化された一体ボス（４）を有する、電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置において、ケースは、蓋ボス部と部材ボス部とが、上記のように一体化された一体ボスを有する。それゆえ、蓋部を固定するためのボスと、載置部材を固定するためのボスとを、１箇所に集中させることができる。これにより、ケースにおけるボスの形成箇所の数を減らしやすい。それゆえ、ケース内外における、他の部品を配置するためのスペースを確保しやすい。

また、ケースをダイカスト鋳造により一体成形する場合においても、キャビティにおけるボス部を成形する領域の数を減らすことができる。すなわち、キャビティにおける溶湯が流れ難い特異点となりやすい領域を減らすことができる。これにより、ケースに鋳巣が形成されることを抑制しやすく、ケースの剛性を確保しやすい。

以上のごとく、上記態様によれば、小型化、及びケースの剛性の確保を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の側面図。実施形態１における、電力変換装置の上面図。実施形態１における、蓋体及び信号コネクタを外したケースの上面図。実施形態１における、載置部材、端子台、及びバスバが配された上側ケース部材を下側から見た図。実施形態１における、上側ケース部材を下側から見た図。図２の、VI−VI線矢視断面図。図２の、VII−VII線矢視断面図。図２の、VIII−VIII線矢視断面図。図２の、IX−IX線矢視断面図。実施形態１における、電力変換装置の回路図。

（実施形態１）
電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１、図３に示すごとく、電力変換回路部１１とケース２と載置部材３とヒューズ用開口部２０１と蓋部１２とを有する。図１に示すごとく、ケース２は、電力変換回路部１１を収容してなる。図３、図４、図６、図７に示すごとく、載置部材３は、ケース２の内側からケース２に締結固定されると共に、ヒューズ１３を載置している。図３に示すごとく、ヒューズ用開口部２０１は、ケース２に形成され、ヒューズ１３に向って開口している。図１、図２、図６、図７に示すごとく、蓋部１２は、ケース２の外側からケース２に締結固定されると共に、ヒューズ用開口部２０１をケース２の外側から閉塞する。なお、以下において、便宜上、ケース２のヒューズ用開口部２０１の開口方向を上下方向Ｚといい、上下方向Ｚの一方を上方、他方を下方という。

図６に示すごとく、ケース２は、蓋部１２を締結固定するための蓋ボス部２１と、載置部材３を締結固定するための部材ボス部２２とを有する。また、ケース２は、一体ボス４を有する。一体ボス４は、蓋ボス部２１と部材ボス部２２とが、上下方向Ｚに直交する方向に隣接して互いに一体化されたボスである。なお、ケース２が、蓋ボス部２１及び部材ボス部２２をそれぞれ複数有する場合、それらの一部の蓋ボス部２１及び部材ボス部２２のみが一体ボス４を構成していてもよい。あるいは、すべての蓋ボス部２１及び部材ボス部２２が一体ボス４を構成していてもよい。

また、本実施形態の電力変換装置１は、図１、図８、図９に示すごとく、信号コネクタ１４と端子台１５とコネクタ用開口部２０２とをさらに有する。図１、図２、図８、図９に示すごとく、信号コネクタ１４は、ケース２の外側からケース２に締結固定され、電力変換回路部１１を外部に電気的に接続する。図４に示すごとく、端子台１５は、ケース２の内側からケース２に締結固定される。また、端子台１５は、電力変換回路部１１と外部機器１６とを接続するためのバスバ５１、５２を載置している。コネクタ用開口部２０２は、ケース２に形成されている。また、コネクタ用開口部２０２は、信号コネクタ１４を挿入配置するために形成されたものである。

図８、図９に示すごとく、ケース２は、さらに、信号コネクタ１４を締結固定するためのコネクタボス部２３と、端子台１５を締結固定するための台ボス部２４とを有する。そして、図８に示すごとく、ケース２は、コネクタ側一体ボス６を有する。コネクタ側一体ボス６は、コネクタボス部２３と台ボス部２４とが、ケース２のコネクタ用開口部２０２の開口方向に直交する方向に隣接して互いに一体化されたボスである。なお、ケース２が、コネクタボス部２３及び台ボス部２４をそれぞれ複数有する場合、それらの一部のコネクタボス部２３及び台ボス部２４のみがコネクタ側一体ボス６を構成していてもよい。あるいは、すべてのコネクタボス部２３及び台ボス部２４がコネクタ側一体ボス６を構成していてもよい。

電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流電源を駆動用モータの駆動に必要な交流電力に変換するインバータである。

図１０に示すごとく、電力変換回路部１１は、直流電源１０から供給される直流電力を、複数の半導体素子１８のオンオフ動作により、交流電力に変換し、駆動用モータ等の交流負荷１９を駆動するよう構成されている。そして、直流電源１０と電力変換回路部１１との間と、車載用エアコン等の外部機器１６との間に、バスバ５１、５２、５３及びヒューズ１３が接続されている。直流電源１０と電力変換回路部１１との間における直流電源１０の正極側は、バスバ５１、ヒューズ１３、及びバスバ５３を介して外部機器１６に接続される。また、直流電源１０と電力変換回路部１１との間における直流電源１０の負極側は、バスバ５２を介して外部機器１６に接続される。ヒューズ１３は、過電流が流れたときに溶断される。これにより、ヒューズ１３は、直流電源１０から外部機器１６に過電流が流れることを防止する。

図１、図２に示すごとく、ケース２は、電力変換回路部１１を囲う複数の壁部２００を有する。本実施形態において、ケース２は、互いに上下方向Ｚに対向するように配置された底板部２５１及び天板部２５２と、底板部２５１の端縁と天板部２５２の端縁とを連結する側板部２６とを有する。本実施形態において、底板部２５１及び天板部２５２は、矩形板状を呈している。そして、側板部２６は、底板部２５１の端縁の４辺と、天板部２５２の４辺とをそれぞれ連結する４つの壁部２００からなる。

図１、図２に示すごとく、ケース２は、下側に向って開口した上側ケース部２７と、上側に向って開口した下側ケース部２８とを、それぞれの開口側を対向させるように組み合わせてなる。ケース２は、上側ケース部２７は、天板部２５２と側板部２６の一部とからなり、下側ケース部２８は、底板部２５１と側板部２６の他の一部とからなる。

上側ケース部２７と下側ケース部２８とは、上下方向Ｚに直交する方向に突出したフランジ部２９を有する。上側ケース部２７と下側ケース部２８とは、フランジ部２９において、ボルトとナットによって締結固定されている。上側ケース部２７及び下側ケース部２８は、ダイカスト鋳造により、それぞれ一体成形されている。

図２に示すごとく、本実施形態において、底板部２５１、天板部２５２は、上下方向Ｚに直交する一方向に長尺な形状を有する。以下において、上下方向Ｚに直交する方向であって、底板部２５１、天板部２５２の長手方向を横方向Ｘといい、上下方向Ｚと横方向Ｘとの双方に直交する方向を縦方向Ｙという。

図１に示すごとく、上側ケース部２７には、ヒューズ１３を載置した載置部材３、及び、バスバ５１、５２を載置した端子台１５が収容されており、下側ケース部２８には、電力変換回路部１１が収容されている。図３に示すごとく、上側ケース部２７の天板部２５２に、ヒューズ用開口部２０１とコネクタ用開口部２０２との双方が形成されている。ヒューズ用開口部２０１及びコネクタ用開口部２０２は、いずれも、上側ケース部２７の天板部２５２において、上下方向Ｚに貫通形成されている。本実施形態において、ヒューズ用開口部２０１は、横方向Ｘにおける天板部２５２の中央部に形成されており、コネクタ用開口部２０２は、横方向Ｘにおける天板部２５２の端部に形成されている。

図３、図５に示すごとく、上側ケース部２７の天板部２５２におけるヒューズ用開口部２０１に近接する位置に、蓋ボス部２１と部材ボス部２２とが形成されている。図６、図７に示すごとく、蓋ボス部２１は、天板部２５２から上側に向って突出形成されており、部材ボス部２２は、天板部２５２から下側に向って突出形成されている。本実施形態において、図３に示すごとく、蓋ボス部２１は４つ形成されており、図５に示すごとく、部材ボス部２２は２つ形成されている。そして、図６に示すごとく、４つの蓋ボス部２１のうちの２つの蓋ボス部２１のそれぞれが、部材ボス部２２と一体化された一体ボス４を形成している。すなわち、本実施形態において、ケース２は２つの一体ボス４を有する。

本実施形態において、一体ボス４は、蓋ボス部２１と部材ボス部２２とが、縦方向Ｙに隣接して互いに一体化されてなる。一体ボス４を構成する蓋ボス部２１と部材ボス部２２とは、それぞれの少なくとも一部が、上下方向Ｚに重なる位置に形成されている。また、蓋ボス部２１には、上側からボルト１７１を螺合するための雌ネジ孔２１０が形成されており、部材ボス部２２には、下側からボルト１７２を螺合するための雌ネジ孔２２０が形成されている。そして、一体ボス４を構成する蓋ボス部２１と部材ボス部２２とのそれぞれに形成された雌ネジ孔２１０、２２０は、互いに縦方向Ｙに隣り合う位置に形成されていると共に、互いの一部が縦方向Ｙに重なる位置に形成されている。

一体ボス４は、２つ以上の壁部２００に隣接して互いに一体化されている。本実施形態において、一体ボス４は、２つの壁部２００に隣接して互いに一体化されている。すなわち、一体ボス４は、天板部２５２を構成する壁部２００と側板部２６を構成する壁部２００との双方に隣接して互いに一体化されている。本実施形態においては、２つの一体ボス４のうちの一方が、天板部２５２と側板部２６との双方に隣接するように形成されている。すなわち、２つの一体ボス４のうちの一方は、天板部２５２及び側板部２６の双方から突出したような形状となっている。

図４、図６、図７に示すごとく、部材ボス部２２に、載置部材３が固定されている。載置部材３は、ヒューズ用開口部２０１をケース２の下側から覆うように、配されている。載置部材３は、ボルト１７２を、載置部材３に貫通形成された図示しない挿通孔に挿通すると共に、部材ボス部２２の雌ネジ孔２２０に螺合することにより、部材ボス部２２に締結固定されている。

図３、図６、図７に示すごとく、載置部材３の上面に、ヒューズ１３がボルト締結されている。図３に示すごとく、ヒューズ１３は、蓋部１２を外した状態のケース２を上側から見たとき、ヒューズ用開口部２０１からヒューズ１３が見える位置に配置されている。図４、図１０に示すごとく、ヒューズ１３は、一端がバスバ５１を介して電力変換回路部１１に接続されており、他端がバスバ５３を介して外部機器１６と接続される。

図６、図７に示すごとく、蓋ボス部２１に、蓋部１２が固定されている。蓋部１２は、ヒューズ用開口部２０１をケース２の上側から閉塞している。図２に示すごとく、蓋部１２は、上下方向Ｚに直交する方向に形成された板状を呈している。図６、図７に示すごとく、蓋部１２は、ボルト１７１を、蓋部１２に貫通形成された図示しない挿通孔に挿通すると共に、蓋ボス部２１の雌ネジ孔２１０に螺合することにより、蓋ボス部２１に締結固定されている。

図３、図５に示すごとく、上側ケース部２７の天板部２５２におけるコネクタ用開口部２０２に近接する位置に、コネクタボス部２３と台ボス部２４とが形成されている。図８、図９に示すごとく、コネクタボス部２３は、天板部２５２から上側に向って突出形成されており、台ボス部２４は、天板部２５２から下側に向って突出形成されている。図３に示すごとく、コネクタボス部２３は、縦方向Ｙにおける天板部２５２のコネクタ用開口部２０２の両側に形成されており、図５に示すごとく、台ボス部２４は、縦方向Ｙにおける天板部２５２のコネクタ用開口部２０２の一方側に形成されている。そして、図８に示すごとく、２つのコネクタボス部２３のうちの１つのコネクタボス部２３が、台ボス部２４と一体化されたコネクタ側一体ボス６を形成している。すなわち、本実施形態において、ケース２は１つのコネクタ側一体ボス６を有する。

本実施形態において、コネクタ側一体ボス６は、コネクタボス部２３と台ボス部２４とが、縦方向Ｙに隣接して互いに一体化されてなる。コネクタ側一体ボス６を構成するコネクタボス部２３と台ボス部２４とはそれぞれの少なくとも一部が、上下方向Ｚに重なる位置に形成されている。また、コネクタボス部２３には、上側からボルト１７３を螺合するための雌ネジ孔２３０が形成されており、台ボス部２４には、下側からボルト１７４を螺合するための雌ネジ孔２４０が形成されている。そして、コネクタ側一体ボス６を構成するコネクタボス部２３と台ボス部２４とのそれぞれに形成された雌ネジ孔２３０、２４０は、互いに縦方向Ｙに隣り合う位置に形成されていると共に、互いの一部が縦方向Ｙに重なる位置に形成されている。

コネクタ側一体ボス６は、２つ以上の壁部２００に隣接して互いに一体化されている。本実施形態において、コネクタ側一体ボス６は、２つの壁部２００に隣接して互いに一体化されている。すなわち、コネクタ側一体ボス６は、天板部２５２を構成する壁部２００と側板部２６を構成する壁部２００との双方に隣接して互いに一体化されている。すなわち、コネクタ側一体ボス６は、天板部２５２及び側板部２６の双方から突出したような形状となっている。

図４に示すごとく、台ボス部２４に、端子台１５が固定されている。端子台１５は、横方向Ｘにおいて、天板部２５２のコネクタ用開口部２０２に対する一体ボス４が形成された側の部位に、上下方向Ｚに対向するように配されている。図４、図８、図９に示すごとく、端子台１５は、ボルト１７４を、端子台１５に貫通形成された図示しない挿通孔に挿通すると共に、台ボス部２４の雌ネジ孔２４０に螺合することにより、台ボス部２４に締結固定されている。なお、本実施形態において、端子台１５は、載置部材３と一体となっている。

端子台１５の下面に、バスバ５１、５２が、図示しないボルトにより締結固定されている。図４に示すごとく、端子台１５には、２つのバスバ５１、５２が載置されている。図４、図１０に示すごとく、一方のバスバ５１は、一端部５１１が電力変換回路部１１に接続され、他端部５１２がヒューズ１３に接続される。また、他方のバスバ５２は、一端部５２１が電力変換回路部１１に接続され、他端部５２２が外部機器１６と電気的に接続される。

図８、図９に示すごとく、コネクタボス部２３に、信号コネクタ１４が固定されている。信号コネクタ１４は、コネクタ用開口部２０２をケース２の上側から閉塞している。信号コネクタ１４は、ボルト１７３を、信号コネクタ１４に貫通形成された図示しない挿通孔に挿通すると共に、コネクタボス部２３の雌ネジ孔２３０に螺合することにより、コネクタボス部２３に締結固定されている。信号コネクタ１４は、コネクタ用開口部２０２内を通って、電力変換回路部１１の図示しない制御回路基板に接続されている。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電力変換装置１において、ケース２は、蓋ボス部２１と部材ボス部２２とが、上記のように一体化された一体ボス４を有する。それゆえ、蓋部１２を固定するためのボスと、載置部材３を固定するためのボスとを、１箇所に集中させることができる。これにより、ケース２におけるボスの形成箇所の数を減らしやすい。それゆえ、ケース２内外における、他の部品を配置するためのスペースを確保しやすい。

また、ケース２をダイカスト鋳造により一体成形する場合においても、キャビティにおけるボス部を成形する領域の数を減らすことができる。すなわち、キャビティにおける溶湯が流れ難い特異点となりやすい領域を減らすことができる。これにより、ケース２に鋳巣が形成されることを抑制しやすく、ケース２の剛性を確保しやすい。

また、ケース２は、コネクタ側一体ボス６を有する。それゆえ、ケース２の小型化、及びケース２の剛性の確保を、一層図ることができる。

また、一体ボス４は、一体ボス４は、天板部２５２を構成する壁部２００と側板部２６を構成する壁部２００との双方に隣接して互いに一体化されている。それゆえ、一体ボス４と、天板部２５２及び側板部２６との間にデッドスペースが形成されることを防止することができる。それゆえ、ケース２の小型化を一層図ることができる。
さらに、ケース２をダイカスト鋳造により一体成形する場合においても、キャビティの構造を簡素化しやすく、キャビティにおける溶湯の流れを良好にしやすい。その結果、ケース２に鋳巣が形成されることを一層抑制しやすく、ケース２の剛性を一層確保できる。

また、コネクタ側一体ボス６も、天板部２５２を構成する壁部２００と側板部２６を構成する壁部２００との双方に隣接して互いに一体化されている。それゆえ、ケース２の小型化を一層図ることができると共に、ケース２の剛性を一層確保することができる。

以上のごとく、本実施形態によれば、小型化、及びケースの剛性の確保を図ることができる電力変換装置を提供することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１電力変換装置
１１電力変換回路部
１２蓋部
１３ヒューズ
２ケース
２０１ヒューズ用開口部
２１蓋ボス部
２２部材ボス部
３載置部材
４一体ボス
Ｚ上下方向

Claims

電力変換回路部（１１）と、
該電力変換回路部を収容したケース（２）と、
該ケースの内側から該ケースに締結固定されると共に、ヒューズ（１３）を載置した載置部材（３）と、
上記ケースに形成され、上記ヒューズに向って開口したヒューズ用開口部（２０１）と、
上記ケースの外側から該ケースに締結固定されると共に、上記ヒューズ用開口部を上記ケースの外側から閉塞する蓋部（１２）と、を有し、
上記ケースは、上記蓋部を締結固定するための蓋ボス部（２１）と、上記載置部材を締結固定するための部材ボス部（２２）とを有し、
上記ケースは、上記蓋ボス部と上記部材ボス部とが、上記ケースの上記ヒューズ用開口部の開口方向に直交する方向に隣接して互いに一体化された一体ボス（４）を有する、電力変換装置（１）。
上記ケースの外側から該ケースに締結固定され、上記電力変換回路部を外部に電気的に接続するための信号コネクタ（１４）と、
上記ケースの内側から該ケースに締結固定されると共に、上記電力変換回路部と外部機器（１６）とを接続するためのバスバ（５１、５２）を載置した端子台（１５）と、
上記ケースに形成され、上記信号コネクタを挿入配置するためのコネクタ用開口部（２０２）と、
をさらに有し、
上記ケースは、上記信号コネクタを締結固定するためのコネクタボス部（２３）と、上記端子台を締結固定するための台ボス部（２４）とを有し、
上記ケースは、上記コネクタボス部と上記台ボス部とが、上記ケースの上記コネクタ用開口部の開口方向に直交する方向に隣接して互いに一体化されたコネクタ側一体ボス（６）を有する、請求項１に記載の電力変換装置。
上記ケースは、上記電力変換回路部を囲う複数の壁部（２００）を有し、上記一体ボスは、２つ以上の上記壁部に隣接して互いに一体化されている、請求項１に記載の電力変換装置。
上記ケースは、上記電力変換回路部を囲う複数の壁部（２００）を有し、上記コネクタ側一体ボスは、２つ以上の上記壁部に隣接して互いに一体化されている、請求項２に記載の電力変換装置。