WO2022180912A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Definitions
- the present invention relates to a power converter.
- Patent Document 1 discloses a first substrate, a second substrate, a first connection portion provided on the first substrate for electrically connecting the first substrate and a control unit on the vehicle side, and the first substrate. a second connection portion provided on the substrate and electrically connecting the first substrate and the second substrate; and a region between the first connection portion and the second connection portion on the first substrate. a fixing portion for fixing the first substrate to a metal member, wherein the second connecting portion is positioned outside an area surrounded by all the fixing portions on the first substrate. It is
- a power converter includes a case having a cover fixing surface at an opening, a cover fixed to the cover fixing surface, a control circuit board for controlling a power conversion circuit, and the control circuit board.
- a base plate on which the control circuit board is mounted the base plate having a planar mounting portion on which the control circuit board is mounted, and a bar-shaped leg portion extending toward the cover fixing surface of the case; Both ends of the portion are a base-side end connected to the mounting portion and a leg distal end far from the mounting portion, and the leg distal end includes a first surface that contacts the cover fixing surface; and a second surface forming an acute angle with respect to the first surface. and an inclined surface abutting on the second surface of the leg portion is formed on the inner peripheral side of the case, and the mounting portion is arranged outside the plane where the case and the cover are joined.
- the power conversion device can be downsized.
- Front view of power converter Appearance perspective view of power converter An exploded perspective view of a power conversion device Appearance of base plate Enlarged cross-sectional view of the leg Diagram showing the configuration around the base plate Diagram showing comparative example case and comparative example base plate
- FIG. 1 A first embodiment of a power converter will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
- FIG. 1 A first embodiment of a power converter will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
- FIG. 1 A first embodiment of a power converter will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
- FIG. 1 is a front view of the power converter 700.
- FIG. 1 the cover 402, the drive circuit board 600, the control circuit board 601, and the base plate 800 are removed in order to illustrate the internal configuration.
- FIG. 2 is an external perspective view of the power conversion device 700.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the power conversion device 700.
- the busbar circuit section 100 shown in FIGS. 1 and 3 transmits DC power between the power semiconductor circuit section 200 and the capacitor circuit section 300 .
- the AC busbar circuit unit 102 transmits AC signals from the power semiconductor circuit unit 200 to the external connection busbar circuit unit 101 .
- the capacitor circuit section 300 includes capacitor modules 300a to 300e and smoothes the DC power.
- the power semiconductor circuit section 200 includes the following three power modules that convert direct current to alternating current. That is, the power semiconductor circuit unit 200 includes a U-phase power module 200U that outputs a U-phase alternating current, a V-phase power module 200V that outputs a V-phase alternating current, and a W-phase power module 200W that outputs a W-phase alternating current. include. Power semiconductor circuit unit 200 is cooled by direct contact with a cooling medium for U-phase power module 200U and W-phase power module 200W.
- the drive circuit board 600 outputs drive signals to the power semiconductor circuit section 200 .
- the control circuit board 601 outputs a control signal for controlling the power semiconductor circuit section 200 to the drive circuit board 600 .
- drive circuit board 600 is arranged at a position facing power semiconductor circuit section 200 with bus bar circuit section 100 interposed therebetween, and is fixed to base plate 800 .
- the control circuit board 601 is arranged on the same plane as the drive circuit board 600 and fixed to the base plate 800 .
- the base plate 800 is arranged between the busbar circuit section 100, the drive circuit board 600 and the control circuit board 601, and has a function of shielding radiated electromagnetic noise.
- the Y capacitor circuit section 301 is composed of a first Y capacitor module 301a and a second Y capacitor module 301b.
- the first Y capacitor module 301a and the second Y capacitor module 301b are capacitors having a capacity smaller than that of the capacitor modules 300a to 300f of the capacitor circuit section 300, and smooth the ripple current due to common mode noise.
- the case 400 includes a channel forming portion that stores the power semiconductor circuit portion 200 and forms a channel, and a storage portion that stores the capacitor circuit portion 300 and the like.
- Leaf spring 405 is arranged above power semiconductor circuit unit 200 to prevent U-phase power module 200U and W-phase power module 200W from popping out due to cooling water pressure.
- a lower lid 406 is arranged at the bottom of the case 400 to form a flow path.
- the seal ring 508 seals the flow path formed by the lower lid 406 to prevent leakage of cooling water and entry of water, dust, and the like from the outside.
- Pipes 407a and 407b are formed in the lower lid 406 for inflow or outflow of cooling water.
- the case 400 accommodates the capacitor circuit section 300, the power semiconductor circuit section 200, the busbar circuit section 100, the drive circuit board 600, the control circuit board 601, and the like.
- the cover 402 closes the opening formed in the case 400 to form a storage section.
- a screw 403 fastens the case 400 and the cover 402 .
- the external connection busbar circuit unit 101 has external connection terminals 101 a , 101 b , and 101 c corresponding to the respective phases of UVW, and inputs and outputs AC power to and from the power converter 700 .
- the external connector 511 is attached to the control circuit board 601 and transmits various signals from the outside to the control circuit board 601 .
- a capacitor facing portion 500 indicated by a dashed box in FIG. 1 is a range in which the capacitor circuit portion 300 is projected onto the busbar circuit portion 100 when viewed from the Z-axis direction of the drive circuit board 600 and the busbar circuit portion 100 .
- a power semiconductor facing portion 501 indicated by a dashed-dotted line in FIG. 1 is a range in which the power semiconductor circuit portion 200 is projected onto the busbar circuit portion 100 when viewed from the Z-axis direction.
- a Y-capacitor-facing portion 502 shown in FIG. 1 by a middle-thick line encirclement is a range in which the Y-capacitor circuit portion 301 is projected onto the busbar circuit portion 100 described above when viewed from the Z-axis direction.
- a ground 509 is a ground point through which common mode current enters the circuit.
- the relay portion 503 is a region sandwiched between the capacitor facing portion 500 and the power semiconductor facing portion 501 .
- the side 20 is the side of the busbar circuit section 100 that faces the capacitor facing section 500 at the shortest distance that does not sandwich the facing section with other electrical components.
- the side 21 is the side of the busbar circuit section 100 facing the Y capacitor facing portion 502 at the shortest distance that does not sandwich the facing portion with the other electric component.
- FIG. 4 is an external view of the base plate 800.
- the base plate 800 includes a planar mounting portion 810 , a plurality of leg portions 820 extending from the mounting portion 810 mainly in the Z-axis direction, and a plurality of fixing portions 830 .
- Each of the legs 820 also slightly extends in the negative direction of the Y-axis and contacts the case 400 and the cover 402 as will be described later.
- the legs 820 are conductive and contact the case 400 and cover 402 on multiple surfaces to keep the ground impedance of the base plate 800 low.
- a plurality of legs 820 are similarly provided on the positive side of the Y coordinate, that is, on the far right side in FIG.
- leg tip portion 828 the side farther from the mounting portion 810
- base side end portion 829 the root side, that is, the side closer to the mounting portion 810
- a mounting portion 810 of the base plate 800 has a plurality of slits 811 .
- the slit 811 is a notch long in the Y-axis direction, and is provided to locally limit the range of deformation of the base plate 800 when a strong force is applied to the leg 820 .
- the deformation of the base plate 800 mainly occurs in the area on the left side of the left slit 811, and other areas are less affected.
- the slits 811 absorb the difference in deformation between the adjacent leg portions 820, thereby preventing the base plate 800 from being complicatedly deformed and promoting unexpected deterioration.
- the fixing part 830 extends from the mounting part 810 in the negative direction of the Z-axis, that is, toward the bottom surface of the case 400, and fixes the case 400 and the base plate 800 using screws.
- a fixed portion 830 is also provided on the negative side of the X-axis in the base plate 800 .
- the positive and negative ends of the X-axis of the base plate 800 are fixed to the case 400 by the fixing portions 830
- the positive and negative ends of the Y-axis are fixed to the case 400 and the cover 402 by the legs 820 .
- the leg portions 820 are arranged at the positive and negative ends of the Y coordinate on the base plate 800
- the fixing portion 830 is arranged near the center of the Y coordinate on the base plate 800 .
- a mounting portion 810 of the base plate 800 has a plurality of ground points 812 electrically connected to the ground potential of the control circuit board 601 .
- some of the ground points 812 are not labeled for convenience of drawing.
- a ground point 812 is positioned proximate to the leg portion 820 . The purpose of this is to connect the ground potential of the control circuit board 601 and the potential of the cover 402 and the case 400 with low impedance.
- the distance between ground point 812 and leg 820 is less than the distance between fixed portion 830 and leg 820, for example. Note that these distances are distances in the XY plane.
- the distance between the slits 811 is "2L”
- the distance from the base-side end 829, which is the root of the leg 820, to the ground point 812 is shorter than "L”.
- a ground point 812 that does not satisfy this relationship may be preliminarily provided.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the leg portion 820.
- FIG. A region that is an edge of the case 400 and contacts the cover 402 is called a cover fixing surface 400F.
- the leg portion 820 extends from the mounting portion 810 toward the cover fixing surface 400F.
- the leg portion 820 has a first surface 821 contacting the cover 402 and a second surface 822 contacting the case on the tip side thereof.
- a bent portion 45 is provided at the root of the base plate 800 in the leg 820 to facilitate deformation of the leg 820 independently of the mounting portion 810 . A function of the bending portion 45 will be described later.
- the inclined surface 402S may be provided as a recess only at a position in contact with the first surface 821, or may be provided continuously in the X-axis direction.
- the leg portion 820 contacts the cover 402 via the first surface 821 and contacts the case 400 via the second surface 822 . Therefore, the leg portion 820 is electrically connected to the case 400 and the cover 402 with low impedance by contacting with a surface rather than a point or line.
- the leg portion 820, the case 400 and the cover 402 may be brought into contact with each other through a separate member such as conductive grease.
- first surface 821 and the second surface 822 In order for the first surface 821 and the second surface 822 to reliably contact the cover 402 and the case 400, the dimensions and tolerances are designed to overlap. In other words, it is rational to design the gap formed by the case 400 and the cover 402 so that the tip of the leg 820 is rather difficult to insert. However, in this case, since force is applied to the tip of leg 820 during assembly, the angle ST between first surface 821 and second surface 822 is made larger than 45 degrees, thereby , a force is applied in the positive direction in the Y direction.
- the leg portion 820 can easily bend in the Y-axis direction and absorb this force. It can also be said that the deformation of the leg 820 is such that the length of the leg 820 projected onto the XY plane where the case 400 and the cover 402 are joined is shortened.
- a sealing member 400S is arranged on the inner peripheral side of the screw member 403 that fastens the case 400 and the cover 402 and on the outer peripheral side of the position where the leg portion 820 is held.
- the seal member 400S is shown integrally with a seal groove for storing the seal member 400S, and the seal member 400S and the seal groove surround the entire circumference of the housing space of the case 400. As shown in FIG.
- the tip of the leg 820 extending from the mounting portion 810 to the Z-axis negative side touches the joint surfaces of the case 400 and the cover 402, so the Z-axis coordinate of the mounting portion 810 is always positive.
- mounting portion 810 is arranged outside the plane where case 400 and cover 402 are joined.
- FIG. 6 is a diagram showing the configuration around the base plate 800.
- FIG. 6 can also be said to be a diagram showing the case 400, the drive circuit board 600, and the control circuit board 601 in addition to the base plate 800 shown in FIG. 4 from substantially the same viewpoint as in FIG. 6, the second surface 822 of the leg 820 is in contact with the case 400 as shown in FIG. Since the cover 402 is not illustrated in FIG. 6, the first surface 821 is displayed as it is.
- FIG. 6 also shows that the base plate 800 is connected to the drive circuit board 600 and the control circuit board 601 via ground points 812 .
- FIG. 7 is a diagram showing a comparative example case 400Z and a comparative example base plate 800Z.
- a difference between the case 400Z of the comparative example and the case 400 described above is that the case 400Z of the comparative example includes a plurality of side struts 700Z in addition to the configuration of the case 400.
- FIG. The difference between the comparative base plate 800Z and the base plate 800 described above is that the comparative base plate 800Z does not have legs 820 and has side post fixing points 750Z corresponding to the side posts 700Z.
- the side strut 700Z is a strut that rises from the bottom surface of the comparative example case 400Z in the direction of the comparative example base plate 800Z, that is, in the Z direction, and has a screw groove formed at its tip.
- the comparative example base plate 800Z is arranged so that the side pillars 700Z and the side pillar fixing points 750Z overlap, and the side pillar fixing points 750Z and the comparative example base plate 800Z are attached using screws from above the side pillar fixing points 750Z. fixed.
- the comparative example base plate 800Z requires arrangement of the side support fixing points 750Z in addition to the configuration of the base plate 800, the comparative example base plate 800Z requires a larger planar area than the base plate 800. Therefore, the comparative example base plate 800Z has to be larger than the base plate 800 in at least one of the X and Y directions. In other words, the base plate 800 can be made smaller by narrowing the planar mounting portion 810 compared to the comparative example base plate 800Z.
- the leg portion 820 is removed from the configuration of the base plate 800.
- the leg portion 820 is not included in the mounting portion 810, even if the leg portion 820 is removed, the required planar area is It does not change.
- the power conversion device 700 includes a case 400 having a cover fixing surface 400F at an opening, a cover 402 fixed to the cover fixing surface 400F, a control circuit board 601 controlling a power conversion circuit, and a control circuit board 601 and a base plate 800 on which the is mounted.
- the base plate 800 has a planar mounting portion 810 on which the control circuit board 601 is mounted, and a rod-like leg portion 820 extending toward the cover fixing surface 400F of the case 400 . Both ends of the leg 820 are a base end 829 connected to the mounting portion 810 and a leg tip 828 remote from the mounting portion 810 .
- a first surface 821 abutting on the cover fixing surface 400 ⁇ /b>F and a second surface 822 forming an acute angle with respect to the first surface 821 are formed on the leg tip 828 .
- the edge of the cover 402 includes a cover contact portion 402F that is fastened to the cover fixing surface 400F of the case 400, and an inclined surface 402S that contacts the second surface of the leg on the case inner peripheral side of the cover contact portion 402F. and are formed.
- Case 400, cover 402, and base plate 800 are made of metal.
- Base plate 800 is electrically connected to case 400 at first surface 821 of leg 820 and electrically connected to cover 402 at second surface 822 of leg 820 . Therefore, the base plate 800 can be electrically connected to the case 400 and the cover 402 with low impedance.
- the leg 820 has the bent portion 45 so as to be deformable so that the length projected onto the plane where the case 400 and the cover 402 are joined is shortened. Therefore, the leg portion 820 can easily bend in the Y-axis direction, and can absorb the force generated in the Y-axis direction.
- the angle formed by the first surface 821 and the second surface 822 at the leg tip 828 is larger than 45 degrees and smaller than 90 degrees. Therefore, it is possible to generate a force in the Y-axis direction rather than in the Z-axis direction on the leg portion 820 and absorb this force by deformation of the leg portion 820 .
- the base plate 800 has a plurality of legs 820;
- a mounting portion 810 of the base plate 800 has a slit 811 that is a notch between base-side end portions 829 . Therefore, when a strong force is applied to the leg portion 820, the range of deformation of the base plate 800 is locally limited, and deformation of the base plate 800 can be suppressed.
- the base plate 800 includes a fixed portion 830 connected to the case 400 and a ground point 812 electrically connected to the ground potential of the control circuit board 601 .
- the distance from ground point 812 to leg 820 is less than the distance from ground point 812 to fixed portion 830 . Since the distance from the ground point 812 to the leg portion 820 is short in this manner, the ground potential of the control circuit board 601 can be reduced in impedance with the case 400 .
- the distance from the ground point 812 to the base-side end 829 is less than half the distance between the base-side ends 829 . Since the distance from the ground point 812 to the leg portion 820 is short in this manner, the impedance of the ground potential of the control circuit board 601 and the case 400 can be lowered.
- the bent portion 45 may be provided at a location different from that of the embodiment described above, for example, at the center portion in the longitudinal direction of the leg portion 820 .
- a portion of the leg portion 820 may be supplemented to function as the bent portion 45 .
- the entire leg portion 820 may function as the bending portion 45 .
- one slit 811 is provided between the leg distal ends 828 of the mounting portion 810 .
- two or more slits 811 may be provided between the leg tip portions 828 .
- the fixing portions 830 are provided at the positive and negative ends of the mounting portion 810 in the X-axis direction.
- the fixing portion 830 may be provided near the center of the mounting portion 810 in the X-axis direction.
- the base plate 800 may have a shield portion connecting the leg portions 820 and extending toward the cover fixing surface 400F. This shield part does not contact case 400 and cover 402 . Leakage of electromagnetic noise can be suppressed by having the shield portion.
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Abstract
電力変換装置は、開口部にカバー固定面を有するケースと、カバー固定面に固定されるカバーと、電力変換回路を制御する制御回路基板と、制御回路基板が搭載されるベースプレートと、を備え、ベースプレートは、制御回路基板が搭載される平面状の搭載部、およびケースのカバー固定面に向かって延びる棒状の脚部を有し、脚部の両端は、搭載部に接続されるベース側端部、および搭載部から遠い脚部先端部であり、脚部先端部には、カバー固定面に当接する第1面と、第1面に対して鋭角をなす第2面と、が形成され、カバーにおける縁部には、ケースのカバー固定面に締結されるカバー固定面と、カバー固定面よりもケースの内周側において脚部の第2面に当接する傾斜面と、が形成され、搭載部は、ケースとカバーとが接合する平面内以外に配される。
Description
本発明は、電力変換装置に関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車には多くの電装品が用いられ、電力変換装置は必要不可欠である。電力変換装置には様々な要求があり、性能だけでなく小型化も求められている。特許文献1には、第1基板と、第2基板と、上記第1基板に設けられ、上記第1基板と車両側の制御部とを電気的に接続する第1接続部と、上記第1基板に設けられ、上記第1基板と上記第2基板とを電気的に接続する第2接続部と、上記第1基板上の上記第1接続部と上記第2接続部との間の領域において上記第1基板を金属部材に固定する固定部と、を備え、上記第2接続部は、上記第1基板上における全ての上記固定部によって囲まれる領域の外側に位置する、電力変換装置が開示されている。
特許文献1に記載されている発明では、電力変換装置の小型化に改善の余地がある。
本発明の第1の態様による電力変換装置は、開口部にカバー固定面を有するケースと、前記カバー固定面に固定されるカバーと、電力変換回路を制御する制御回路基板と、前記制御回路基板が搭載されるベースプレートと、を備え、前記ベースプレートは、前記制御回路基板が搭載される平面状の搭載部、および前記ケースの前記カバー固定面に向かって延びる棒状の脚部を有し、前記脚部の両端は、前記搭載部に接続されるベース側端部、および前記搭載部から遠い脚部先端部であり、前記脚部先端部には、前記カバー固定面に当接する第1面と、前記第1面に対して鋭角をなす第2面と、が形成され、前記カバーにおける縁部には、前記ケースの前記カバー固定面に締結されるカバー固定面と、前記カバー固定面よりも前記ケースの内周側において前記脚部の前記第2面に当接する傾斜面と、が形成され、前記搭載部は、前記ケースと前記カバーとが接合する平面内以外に配される。
本発明によれば、電力変換装置を小型化できる。
―第1の実施の形態―
以下、図1~図7を参照して、電力変換装置の第1の実施の形態を説明する。
以下、図1~図7を参照して、電力変換装置の第1の実施の形態を説明する。
図1は、電力変換装置700の正面図である。ただし図1では内部構成を図示するために、カバー402、駆動回路基板600、制御回路基板601、およびベースプレート800を取り外している。図2は、電力変換装置700の外観斜視図である。図3は、電力変換装置700の展開斜視図である。
本実施の形態では、図面間の相関を明示するために相互に直行するXYZ軸を定義し、各図面に記載する。ケース400およびカバー402の開口部はXY平面に広がっており、本実施の形態ではケース400およびカバー402の接合面のZ軸座標をZ=0、すなわちZ軸座標の原点と定義する。
図1および図3に示されるバスバー回路部100は、パワー半導体回路部200とコンデンサ回路部300の間で直流電力を伝達する。交流バスバー回路部102は、パワー半導体回路部200からの交流信号を外部接続バスバー回路部101へ伝達する。
コンデンサ回路部300は、コンデンサモジュール300a~300eを含み、直流電力を平滑化する。パワー半導体回路部200は、直流電流を交流電流に変換する次の3つのパワーモジュールを含む。すなわちパワー半導体回路部200は、U相交流電流を出力するU相パワーモジュール200Uと、V相交流電流を出力するV相パワーモジュール200Vと、W相交流電流を出力するW相パワーモジュール200Wとを含む。パワー半導体回路部200は、U相パワーモジュール200UおよびW相パワーモジュール200Wは、直接的に冷却媒体と接触することによって冷却される。
駆動回路基板600は、パワー半導体回路部200に駆動信号を出力する。制御回路基板601は、駆動回路基板600にパワー半導体回路部200を制御するための制御信号を出力する。図3に示されるように駆動回路基板600は、バスバー回路部100を挟んでパワー半導体回路部200と対向する位置に配置され、かつベースプレート800に固定される。制御回路基板601は、駆動回路基板600と同一面に配置され、ベースプレート800に固定される。
ベースプレート800は、バスバー回路部100と、駆動回路基板600および制御回路基板601との間に配置され、放射される電磁ノイズを遮蔽する機能を有する。Yコンデンサ回路部301は、第1Yコンデンサモジュール301aと、第2Yコンデンサモジュール301bにより構成される。第1Yコンデンサモジュール301aおよび第2Yコンデンサモジュール301bは、コンデンサ回路部300のコンデンサモジュール300a~300fより小さい容量のコンデンサであり、コモンモードノイズによるリップル電流を平滑化する。
ケース400は、パワー半導体回路部200を収納するとともに流路を形成する流路形成部と、コンデンサ回路部300等を収納する収納部と、を含む。板ばね405は、パワー半導体回路部200の上部に配置され、U相パワーモジュール200UおよびW相パワーモジュール200Wが冷却の水圧により飛び出すことを防止する。下蓋406は、ケース400の底部に配置され流路を形成する。シールリング508は、下蓋406が形成する流路を密閉し、冷却水の漏れや、水や埃等の外部からの進入を防ぐ。パイプ407aおよび407bは、下蓋406に形成され、冷却水を流入または流出させる。
ケース400は、コンデンサ回路部300、パワー半導体回路部200、バスバー回路部100、駆動回路基板600、および制御回路基板601などを収納する。カバー402は、ケース400に形成された開口をふさぎ、収納部を形成する。ねじ403は、ケース400とカバー402とを締結する。外部接続バスバー回路部101は、UVWの各相に対応する外部接続端子101a、101b、および101cを有し、交流電力を電力変換装置700に入出力する。外部コネクタ511は、制御回路基板601に付設され、外部からの各種信号を制御回路基板601に伝達する。
図1の破線の囲みで示すコンデンサ対向部500は、駆動回路基板600とバスバー回路部100のZ軸方向から見た場合の、コンデンサ回路部300がバスバー回路部100に投影される範囲である。図1に一点鎖線の囲みで示すパワー半導体対向部501は、Z軸方向から見た場合の、パワー半導体回路部200がバスバー回路部100に投影される範囲である。図1に中太線の囲みで示すYコンデンサ対向部502は、Z軸方向から見た場合の、Yコンデンサ回路部301が前述のバスバー回路部100に投影される範囲である。
グランド509は、コモンモード電流が回路内に侵入する接地点である。中継部503は、コンデンサ対向部500とパワー半導体対向部501により挟まれる領域である。辺20は、コンデンサ対向部500との間に他の電気部品との対向部も挟まない最短距離で面するバスバー回路部100の辺である。辺21は、Yコンデンサ対向部502との間に他の電気部品との対向部も挟まない最短距離で面するバスバー回路部100の辺である。以下では、ケース400、カバー402、およびベースプレート800の関係について詳しく説明する。
図4は、ベースプレート800の外観図である。ベースプレート800は、平面状の搭載部810と、搭載部810から主にZ軸方向に伸びる複数の脚部820と、複数の固定部830とを備える。脚部820のそれぞれは、Y軸のマイナス方向にもわずかに伸びており、後述するようにケース400およびカバー402に接する。脚部820は導電性であり、ケース400およびカバー402と複数の面で接することでベースプレート800のグランドインピーダンスを小さく保つ。なお図面には示されていないが、Y座標のプラス側、すなわち図4における右奥の辺にも同様に複数の脚部820が設けられている。
本実施の形態では、脚部820の両端のうち搭載部810から遠い側を脚部先端部828と呼び、根元側、すなわち搭載部810に近い側をベース側端部829と呼ぶ。脚部820の詳細な構成は後に詳述する。
ベースプレート800の搭載部810は、複数のスリット811を備える。スリット811は、Y軸方向に長い切り欠きであり、脚部820に強い力が加わった際にベースプレート800が変形する範囲を局所的に留めるために設けられる。たとえば図4の左端に示す脚部820に強い力が加わった際には、ベースプレート800の変形は左側のスリット811の左側の領域が主に変形し、他の領域は影響を受けにくい。またこのスリット811は、隣接する脚部820同士の変形の差を吸収することで、ベースプレート800が複雑に変形して想定外の劣化が促進することを防止できる。
固定部830は、搭載部810からZ軸のマイナス方向、すなわちケース400の底面に向かって伸びており、ネジを用いてケース400とベースプレート800とを固定する。なお図4では作図の都合により記載していないが、ベースプレート800におけるX軸のマイナス側にも固定部830が設けられている。すなわちベースプレート800は、X軸の正負の端部が固定部830によりケース400と固定され、Y軸の正負の端部が脚部820によりケース400およびカバー402と固定される。
また、脚部820はベースプレート800におけるY座標の正負の端部に配され、固定部830はベースプレート800におけるY座標の中央付近に配される。固定部830を脚部820と離して配置することにより、脚部820の屈曲等による変形時の搭載部810へ発生する応力が局所に集中することなく、ベースプレート800全体のたわみ等で受けることができる。
ベースプレート800の搭載部810は、制御回路基板601のグランド電位と電気的に接続されるグランド点812を複数備える。図4では作図の都合により一部のグランド点812には符号を付していない。搭載部810において、グランド点812は脚部820と近接して配される。これは、制御回路基板601のグランド電位と、カバー402およびケース400の電位とを低いインピーダンスで接続することが目的である。グランド点812と脚部820との距離は、たとえば固定部830と脚部820との距離よりも短い。なおこれらの距離とは、XY平面内の距離である。
また、スリット811同士の距離を「2L」とすると、脚部820の根元であるベース側端部829からグランド点812までの距離は、「L」よりも短い。ただしこの関係を満たさないグランド点812を予備的に設けてもよい。
図5は、脚部820の断面拡大図である。ケース400における縁部であって、カバー402と接する領域をカバー固定面400Fと呼ぶ。脚部820は、搭載部810からカバー固定面400Fに向かって延びている。脚部820は、その先端側において、カバー402と当接する第1面821と、ケースと当接する第2面822が形成される。また脚部820におけるベースプレート800の付け根には、脚部820が搭載部810とは独立して変形することを容易にする屈曲部45が設けられる。屈曲部45の働きについては後述する。
カバー402における縁部には、図5の右下に示すように、ケース400のカバー固定面400Fに締結されるカバー当接部402Fと、カバー当接部402Fよりもケース400の内周側において脚部820の第1面821に当接する傾斜面402Sと、が形成される。傾斜面402Sは、第1面821と接する位置のみが凹部として設けられてもよいし、X軸方向に連続的に設けられてもよい。
脚部820は、第1面821を介してカバー402と接触し、第2面822を介してケース400と接触する。そのため脚部820は、点や線ではなく面で接触することにより、ケース400およびカバー402と低いインピーダンスで電気的に接続される。なお脚部820とケース400およびカバー402は、導電性のグリス等の別部材を介して接触してもよい。
第1面821および第2面822が、カバー402およびケース400と確実に接触するためには、寸法や公差を重複ぎみに設計することになる。換言すると、ケース400およびカバー402により形成される隙間に対して、どちらかと言えば脚部820の先端が挿入しにくいようにきつめに設計することが合理的である。ただしこの場合には、組み立ての際に脚部820の先端には力が加わるため、第1面821と第2面822のなす角度STを45度よりも大きくすることにより、脚部820の先端にはY方向プラス側に付勢する向きに力を働かせる。
そして脚部820の付け根である屈曲部45には切り欠きが設けられているので、脚部820はY軸方向に容易にたわむことができ、この力を吸収することができる。脚部820の変形は、ケース400とカバー402とが接合するXY平面に射影される脚部820の長さが短くなるように変形する、とも言える。
ケース400とカバー402とを締結するねじ部材403よりも内周側、かつ脚部820が挟持される位置よりも外周側には、シール部材400Sが配置される。図5ではシール部材400Sはシール部材400Sを格納するためのシール溝と一体に記載されており、シール部材400Sおよびシール溝は、ケース400の収容空間全周を囲んでいる。
前述のとおり、ケース400およびカバー402の接合面のZ軸座標をZ=0と定義した。図6に示すように、搭載部810からZ軸マイナス側に伸びる脚部820の先端がケース400およびカバー402の接合面に接するので、搭載部810のZ軸座標は必ずプラスである。換言すると本実施の形態では、搭載部810はケース400とカバー402とが接合する平面内以外に配されている。
図6は、ベースプレート800の周辺の構成を示す図である。図6は、図4と略同一の視点で図4に示すベースプレート800に加えて、ケース400、駆動回路基板600、および制御回路基板601を示した図とも言える。図6では、図5に示したように脚部820の第2面822がケース400に接している。図6ではカバー402を図示していないので、第1面821がそのまま表示されている。また図6では、グランド点812を介してベースプレート800が駆動回路基板600および制御回路基板601と接続されることが示されている。
(比較例)
図7は、比較例ケース400Zおよび比較例ベースプレート800Zを示す図である。比較例ケース400Zと、上述したケース400との相違点は、比較例ケース400Zはケース400の構成に加えて側部支柱700Zを複数備える点である。比較例ベースプレート800Zと、上述したベースプレート800との相違点は、比較例ベースプレート800Zは脚部820を備えない点、および側部支柱700Zに対応する側部支柱固定点750Zを備える点である。
図7は、比較例ケース400Zおよび比較例ベースプレート800Zを示す図である。比較例ケース400Zと、上述したケース400との相違点は、比較例ケース400Zはケース400の構成に加えて側部支柱700Zを複数備える点である。比較例ベースプレート800Zと、上述したベースプレート800との相違点は、比較例ベースプレート800Zは脚部820を備えない点、および側部支柱700Zに対応する側部支柱固定点750Zを備える点である。
側部支柱700Zは、比較例ケース400Zの底面から比較例ベースプレート800Zの方向、すなわちZ方向に立ち上がる支柱であり、先端にはネジ溝が形成される。側部支柱700Zと側部支柱固定点750Zとが重なるように比較例ベースプレート800Zを配置し、側部支柱固定点750Zの上からネジを用いて側部支柱固定点750Zと比較例ベースプレート800Zとを固定する。
比較例ベースプレート800Zは、ベースプレート800の構成に加えて側部支柱固定点750Zを配置する必要があるので、比較例ベースプレート800Zはベースプレート800よりも広い平面状の面積が必要になる。そのため、比較例ベースプレート800Zはベースプレート800に比べてX方向およびY方向の少なくとも一方の寸法が大きくならざるを得ない。換言するとベースプレート800は、比較例ベースプレート800Zに比べて平面状の搭載部810を狭くすることができ、小型化できる。
なお比較例ベースプレート800Zは、ベースプレート800の構成から脚部820が削除されているが、脚部820は搭載部810には含まれないので脚部820が削除されても必要な平面上の面積は変化しない。
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)電力変換装置700は、開口部にカバー固定面400Fを有するケース400と、カバー固定面400Fに固定されるカバー402と、電力変換回路を制御する制御回路基板601と、制御回路基板601が搭載されるベースプレート800と、を備える。ベースプレート800は、制御回路基板601が搭載される平面状の搭載部810、およびケース400のカバー固定面400Fに向かって延びる棒状の脚部820を有する。脚部820の両端は、搭載部810に接続されるベース側端部829、および搭載部810から遠い脚部先端部828である。脚部先端部828には、カバー固定面400Fに当接する第1面821と、第1面821に対して鋭角をなす第2面822と、が形成される。カバー402における縁部には、ケース400のカバー固定面400Fに締結されるカバー当接部402Fと、カバー当接部402Fよりもケース内周側において脚部の第2面に当接する傾斜面402Sと、が形成される。ベースプレート800は、ケース400とカバー402とが接合する平面内以外、すなわちZ=0のXY平面以外に配される。そのため、図7に示した比較例のようにケース400との固定のための領域を搭載部810に設ける必要がないため搭載部810を小さくでき、電力変換装置700を小型化できる。なお、ベースプレート800をケース400とカバー402とが接合する平面内に配することで搭載部810を小さくする構成も考えられるが、この場合にはベースプレート800のZ方向の位置が制限され設計の自由度が低下するので好ましくない。
(1)電力変換装置700は、開口部にカバー固定面400Fを有するケース400と、カバー固定面400Fに固定されるカバー402と、電力変換回路を制御する制御回路基板601と、制御回路基板601が搭載されるベースプレート800と、を備える。ベースプレート800は、制御回路基板601が搭載される平面状の搭載部810、およびケース400のカバー固定面400Fに向かって延びる棒状の脚部820を有する。脚部820の両端は、搭載部810に接続されるベース側端部829、および搭載部810から遠い脚部先端部828である。脚部先端部828には、カバー固定面400Fに当接する第1面821と、第1面821に対して鋭角をなす第2面822と、が形成される。カバー402における縁部には、ケース400のカバー固定面400Fに締結されるカバー当接部402Fと、カバー当接部402Fよりもケース内周側において脚部の第2面に当接する傾斜面402Sと、が形成される。ベースプレート800は、ケース400とカバー402とが接合する平面内以外、すなわちZ=0のXY平面以外に配される。そのため、図7に示した比較例のようにケース400との固定のための領域を搭載部810に設ける必要がないため搭載部810を小さくでき、電力変換装置700を小型化できる。なお、ベースプレート800をケース400とカバー402とが接合する平面内に配することで搭載部810を小さくする構成も考えられるが、この場合にはベースプレート800のZ方向の位置が制限され設計の自由度が低下するので好ましくない。
(2)ケース400、カバー402、およびベースプレート800は金属製である。ベースプレート800は、脚部820の第1面821においてケース400と電気的に導通され、かつ脚部820の第2面822においてカバー402と電気的に導通される。そのためベースプレート800は、ケース400およびカバー402と低いインピーダンスで電気的に接続できる。
(3)脚部820は屈曲部45を有することで、ケース400とカバー402とが接合する平面に射影される長さが短くなるように変形可能に構成される。そのため、脚部820はY軸方向に容易にたわむことができ、Y軸方向に生じる力を吸収できる。
(4)脚部先端部828における第1面821と第2面822とがなす角は、45度よりも大きく90度よりも小さい。そのため、脚部820に対してZ軸方向よりもY軸方向に力を生じさせ、脚部820の変形によりこの力を吸収させることができる。
(5)ベースプレート800は複数の脚部820を有する。ベースプレート800の搭載部810は、ベース側端部829同士の間に切れ込みであるスリット811を有する。そのため、脚部820に強い力が加わった際にベースプレート800が変形する範囲を局所的に留め、ベースプレート800の変形を抑制できる。
(6)ベースプレート800は、ケース400と接続される固定部830、および制御回路基板601のグランド電位と電気的に接続されるグランド点812を備える。グランド点812から脚部820までの距離は、グランド点812から固定部830までの距離よりも短い。このように、グランド点812から脚部820までの距離が短いので、制御回路基板601のグランド電位をケース400とのインピーダンスを低くできる。
(7)グランド点812からベース側端部829までの距離は、ベース側端部829同士の距離の半分よりも短い。このようにグランド点812から脚部820までの距離が短いので、制御回路基板601のグランド電位をケース400とのインピーダンスを低くできる。
(変形例1)
屈曲部45は、上述した実施の形態とは異なる場所、たとえば脚部820の長さ方向中央部に設けてもよい。また脚部820の一部分を補足することで屈曲部45として機能させてもよい。さらに、脚部820の合成を搭載部810よりも弱くすることで、脚部820の全体を屈曲部45として機能させてもよい。
屈曲部45は、上述した実施の形態とは異なる場所、たとえば脚部820の長さ方向中央部に設けてもよい。また脚部820の一部分を補足することで屈曲部45として機能させてもよい。さらに、脚部820の合成を搭載部810よりも弱くすることで、脚部820の全体を屈曲部45として機能させてもよい。
(変形例2)
上述した実施の形態では、搭載部810における脚部先端部828同士の間にスリット811を1つずつ設けた。しかし脚部先端部828同士の間にスリット811を2以上設けてもよい。
上述した実施の形態では、搭載部810における脚部先端部828同士の間にスリット811を1つずつ設けた。しかし脚部先端部828同士の間にスリット811を2以上設けてもよい。
(変形例3)
上述した実施の形態では、固定部830は搭載部810のX軸方向の正負の端部に設けられた。しかし固定部830を搭載部810のX軸方向中央付近に設けてもよい。
上述した実施の形態では、固定部830は搭載部810のX軸方向の正負の端部に設けられた。しかし固定部830を搭載部810のX軸方向中央付近に設けてもよい。
(変形例4)
ベースプレート800は、脚部820同士を接続しカバー固定面400Fに向かって延びるシールド部を有してもよい。このシールド部はケース400およびカバー402には接触しない。シールド部を有することにより、電磁ノイズの漏れ出しを抑制できる。
ベースプレート800は、脚部820同士を接続しカバー固定面400Fに向かって延びるシールド部を有してもよい。このシールド部はケース400およびカバー402には接触しない。シールド部を有することにより、電磁ノイズの漏れ出しを抑制できる。
上述した変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
45…屈曲部
400…ケース
402…カバー
402F…カバー当接部
402S…傾斜面402S
600…駆動回路基板
601…制御回路基板
700…電力変換装置
800…ベースプレート
810…搭載部
811…スリット
812…グランド点
820…脚部
821…第1面
822…第2面
828…脚部先端部
829…ベース側端部
830…固定部
400…ケース
402…カバー
402F…カバー当接部
402S…傾斜面402S
600…駆動回路基板
601…制御回路基板
700…電力変換装置
800…ベースプレート
810…搭載部
811…スリット
812…グランド点
820…脚部
821…第1面
822…第2面
828…脚部先端部
829…ベース側端部
830…固定部
Claims (8)
- 開口部にカバー固定面を有するケースと、
前記カバー固定面に固定されるカバーと、
電力変換回路を制御する制御回路基板と、
前記制御回路基板が搭載されるベースプレートと、を備え、
前記ベースプレートは、前記制御回路基板が搭載される平面状の搭載部、および前記ケースの前記カバー固定面に向かって延びる棒状の脚部を有し、
前記脚部の両端は、前記搭載部に接続されるベース側端部、および前記搭載部から遠い脚部先端部であり、
前記脚部先端部には、前記カバー固定面に当接する第1面と、前記第1面に対して鋭角をなす第2面と、が形成され、
前記カバーにおける縁部には、前記ケースの前記カバー固定面に締結されるカバー固定面と、前記カバー固定面よりも前記ケースの内周側において前記脚部の前記第2面に当接する傾斜面と、が形成され、
前記搭載部は、前記ケースと前記カバーとが接合する平面内以外に配される電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記ケース、前記カバー、および前記ベースプレートは金属製であり、
前記ベースプレートは、前記脚部の前記第1面において前記ケースと電気的に導通され、かつ前記脚部の前記第2面において前記カバーと電気的に導通される電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記脚部は、前記ケースと前記カバーとが接合する平面に射影される長さが短くなるように変形可能に構成される電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記脚部先端部における前記第1面と前記第2面とがなす角は、45度よりも大きく90度よりも小さい電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記ベースプレートは複数の前記脚部を有し、
前記ベースプレートの前記搭載部は、前記ベース側端部同士の間に切れ込みであるスリットを有する電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
前記ベースプレートは、前記ケースと接続される固定部、および前記制御回路基板のグランド電位と電気的に接続されるグランド点をさらに備え、
前記グランド点から前記脚部までの距離は、前記グランド点から前記固定部までの距離よりも短い電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記ベースプレートは複数の前記脚部を有し、
前記ベースプレートは、前記ケースと接続される固定部、および前記制御回路基板のグランド電位と電気的に接続されるグランド点をさらに備え、
前記グランド点から前記ベース側端部までの距離は、前記ベース側端部同士の距離の半分よりも短い電力変換装置。 - 請求項5に記載の電力変換装置において、
前記ベースプレートは、前記ケースと接続される固定部、および前記制御回路基板のグランド電位と電気的に接続されるグランド点をさらに備え、
前記グランド点から前記ベース側端部までの距離は、前記ベース側端部同士の距離の半分よりも短い電力変換装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21928007 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21928007 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |