JP6596402B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によれば、電力変換装置の製造方法は、ハウジングのコンデンサ収納空間に硬化前の樹脂材料を入れる第1工程と、前記コンデンサ収納空間内にコンデンサを収納して、前記樹脂材料により前記コンデンサが支持されるように配置する第2工程と、前記コンデンサ上にバスバーを配置し、前記コンデンサの端子と前記バスバーの端子との位置を調整する第3工程と、この後、前記コンデンサの端子とバスバーの端子とを接続すると共に、前記樹脂材料を硬化する第4工程とを備える。
図1は、本発明の電力変換装置100の一実施の形態を示す斜視図であり、図2は、図1の電力変換装置を上方から観た平面図であり、図3は、図1に図示された電力変換装置の分解斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置100は、特に、限定される訳ではないが、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車用として好適である。電力変換装置100は、ハウジング10内に収納された、インバータ回路(図示せず)を構成する複数のパワー半導体モジュール20と、複数(実施例では6つ)のコンデンサモジュール50(図3参照)と、を備えている。
ハウジング10は、例えば、アルミニウム系金属により形成され、図3に図示されるように、上部が開口されたほぼボックス状に形成されている。ハウジング10には、長手方向に延在された一側面に沿って形成された、3つのコンデンサ収納室11が配列されている。各コンデンサ収納室11は、コンデンサモジュール50が収納される収納空間である。
パワー半導体モジュール20は、上下2段に配置され、ハウジング10の長手方向に沿って配列されている。
図示はしないが、各パワー半導体モジュール20は、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子により構成された上アーム回路および下アーム回路を有する。3つのパワー半導体モジュール20を接続することにより3相ブリッジ回路が形成されている。パワー半導体モジュール20を、それぞれ、3相インバータ回路の各相に対応して並列接続することにより、大電流に対応可能なパワーの増大を図ることができる。
各パワー半導体モジュール20は、直流正・負極端子、交流端子および複数の外部信号端子等の接続端子21を有する。パワー半導体モジュール20すべての接続端子21は、ハウジング10の上面10aに隣接する一側面10b側に配置されている。
また、ハウジング10の一側面10b側には、パワー半導体モジュール20に流れる電流を検出する電流センサ15が設けられている。
なお、以下において、図3に図示された、コンデンサモジュール50および中継接続部材60を有していない状態、換言すれば、複数のパワー半導体モジュール20、電流センサ15が設けられたハウジング10をサブ電力変換モジュール110という。
上述したように、コンデンサモジュール50は、ハウジング10のコンデンサ収納室11内に収納される。コンデンサ収納室11の底部の内面11a側には、樹脂材41が設けられている。樹脂材41は、硬化前の液状状の樹脂材料42(図7等参照)をコンデンサ収納室11内に塗布または滴下して、コンデンサモジュール50を収納後に硬化して形成されたものである。このことについては後述する。
樹脂材41は、コンデンサモジュール50のコンデンサ素子の底面50bに対向するコンデンサ対向部分41aと、該コンデンサ対向部分41aの外周に形成された外周部分41bとを有する。樹脂材41の外周部分41bは、コンデンサ対向部分41aより厚く形成され、コンデンサモジュール50の外周側面を覆っている。
さらに、本一実施の形態では、中継接続部材60の突起63aにより樹脂材41に押し付けられた状態のコンデンサモジュール50を、中継接続部材60の長手方向および短手方向(幅方向)に移動して、正・負極側直流バスバー61、62の正・負極用端子61a、62aの位置を調整することが可能となっている。
以下に、電力変換装置100の製造方法と共に、正・負極側直流バスバー61、62の正・負極用端子61a、62aの位置を調整する方法を、図6〜図10を参照して説明する。
サブ電力変換モジュール110のハウジング10の各コンデンサ収納室11内に、液状の樹脂材料42を入れる。樹脂材料42を入れるには、ディスペンサによる注入、塗布または滴下等、適宜な方法を用いることができる。
次に、コンデンサモジュール50を、コンデンサ収納室11内に収納し、コンデンサモジュール50のコンデンサ素子の上面50aを中継接続部材60で覆う。
そして、図8に図示されるように、締結部材81により中継接続部材60をハウジング10に固定する。
コンデンサモジュール50のコンデンサ素子の底面50bに対向する液状の樹脂材料42のコンデンサ対向部分42aは、コンデンサモジュール50に押圧され、外周側にはみ出るため薄くなる。このため、樹脂材料42の、コンデンサ対向部分42aより外周側の外周部分42bは、コンデンサモジュール50の外周とハウジング10のコンデンサ収納室11の内面との隙間で盛り上がり、コンデンサ対向部分42aより厚く形成される。
コンデンサモジュール50の位置合わせ前では、中継接続部材60をハウジング10に仮止めしておき、コンデンサモジュール50の位置調整後に、中継接続部材60をハウジング10に固定するようにしてもよい。
コンデンサモジュール50の位置を調整することにより、コンデンサモジュール50の正極端子51と中継接続部材60の正極側直流バスバー61の正極用端子61aとは、中継接続部材60の長手方向および長手方向に直交する方向の位置が合い、両端子51、61aは、密着するように重なる。
図10には図示しないが、同様に、コンデンサモジュール50の負極端子52と中継接続部材60の負極側直流バスバー62の負極用端子62aとは、中継接続部材60の長手方向および長手方向に直交する方向の位置が合い、両端子52、62aは、密着するように重なる。
樹脂材料42を硬化するには、熱硬化性の樹脂材料の場合は、電力変換装置100を乾燥炉に投入して熱硬化する。樹脂材料42として、紫外線硬化型の樹脂材料を用いてもよく、その場合には、樹脂材料42に紫外線を照射する。あるいは、樹脂材料42として、2液混合型を用いてもよい。但し、その場合には、樹脂材料42をハウジング10のコンデンサ収納室11内に入れた後、樹脂材料42が硬化しない数時間〜数十時間以内にコンデンサモジュール50と中継接続部材60との位置合わせを完了する必要がある。
(1)本発明の一実施の形態としての電力変換装置100は、ハウジング10のコンデンサ収納室11内にコンデンサモジュール50を収納し、コンデンサモジュール50のコンデンサ素子の底面50bを樹脂材41により支持した状態で、コンデンサモジュール50のコンデンサ素子の上面50aを、正・負極側直流バスバー61、62を有する中継接続部材60の突起63aにより樹脂材41に押し付ける構造を有する。これにより、コンデンサモジュール50の正・負極端子51、52がコンデンサ収納室11内に高精度に位置決めされ、正・負極側直流バスバー61、62の正・負極用端子61a、62aにコンデンサ収納室11の外部で重なった状態で電気的に接続される。このため、部品コストや接続作業の時間を増大することなく、コンデンサモジュール50の正・負極端子51、52と正・負極側直流バスバー61、62の正・負極用端子61a、62aとを高精度に位置合わせすることができる。
10a 上面(一面)
10b 一側面(他面)
11 コンデンサ収納室(コンデンサ収納空間)
12 半導体モジュール収納室(半導体モジュール収納空間)
20 パワー半導体モジュール
21 接続端子
41 樹脂材
41a コンデンサ対向部分
41b 外周部分
42 樹脂材料
42a コンデンサ対向部分
42b 外周部分
50 コンデンサモジュール(コンデンサ)
50b 底面(一面)
51 正極端子(端子)
52 負極端子(端子)
60 中継接続部材(樹脂モールド部材)
61 正極側直流バスバー(バスバー)
61a 正極用端子(端子)
62 負極側直流バスバー(バスバー)
62a 負極用端子(端子
63 樹脂体(樹脂)
63a 突起(押付け部材)
64 接続用端子
65 金属溶融接合部
100 電力変換装置
Claims (5)
- パワー半導体モジュールと、
コンデンサと、
前記パワー半導体モジュールが収納される半導体モジュール収納空間と、前記コンデンサが収納されるコンデンサ収納空間とを有するハウジングと、
前記パワー半導体モジュールと前記コンデンサとを接続するバスバーと、
前記バスバーと前記コンデンサの一面との間に配置された押付け部材と、
前記コンデンサ収納空間における前記コンデンサの前記一面に対向する他面側に設けられた樹脂材とを備え、
前記コンデンサの端子と前記バスバーの端子とが前記コンデンサ収納空間の外部で重なった状態で電気的に接続され、
前記バスバーは、樹脂に一体化された樹脂モールド部材として形成され、
前記ハウジングは一面と、該一面とは異なる他面とを有し、
前記コンデンサの端子は、前記ハウジングの前記一面側に配置され、前記パワー半導体モジュールは、前記ハウジングの前記他面側に配置された接続端子を有し、前記樹脂モールド部材の前記バスバーは、前記ハウジングの前記一面側から前記ハウジングの前記他面側に延在されて、前記コンデンサの端子および前記パワー半導体モジュールの接続端子に電気的に接続されている、電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサの端子と前記バスバーの端子とは、金属溶融接合部で電気的に接続されている、電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記樹脂材は、前記コンデンサの前記一面に対向する対向部分と、前記対向部分の外周に前記対向部分より厚く形成され、前記コンデンサの外周側面に対向する外周部分とを有する、電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサの端子は、前記コンデンサの前記一面に対して交差する方向に延在され、前記バスバーの端子は、前記コンデンサの端子と平行に延在される部分を有する、電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記押付け部材は、前記樹脂モールド部材と一体に形成された突起である、電力変換装置。
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