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JP2016100941A - Power conversion apparatus - Google Patents

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JP2016100941A
JP2016100941A JP2014234717A JP2014234717A JP2016100941A JP 2016100941 A JP2016100941 A JP 2016100941A JP 2014234717 A JP2014234717 A JP 2014234717A JP 2014234717 A JP2014234717 A JP 2014234717A JP 2016100941 A JP2016100941 A JP 2016100941A
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JP
Japan
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case
power module
power
module
fixing
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Pending
Application number
JP2014234717A
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Japanese (ja)
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藤田 裕貴
Hirotaka Fujita
裕貴 藤田
佐々木 健一
Kenichi Sasaki
健一 佐々木
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Keihin Corp
Original Assignee
Keihin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus capable of reducing size of an entire apparatus including a case while positioning a power module.SOLUTION: In a power conversion apparatus 1, a case 10 which houses a power module 70 serving a power conversion function of converting power to be supplied to an electric motor includes a fixing portion 32 fixed to a heat sink 60 which cools the power module 70 and fixes the case 10. The fixing portion 32 positions the power module 70 with respect to the case 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に、ハイブリッド自動車である車両に対して好適に適用され得る電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that can be suitably applied to a vehicle that is a hybrid vehicle.

近年、四輪自動車等の車両においては、駆動システムに内燃機関であるエンジンと電動モータとを協働して用いるハイブリッド自動車が普及してきている。   In recent years, in vehicles such as four-wheeled vehicles, hybrid vehicles using an engine that is an internal combustion engine and an electric motor in cooperation with a drive system have become widespread.

かかるハイブリッド自動車においては、エンジンと電動モータとを協働した状態で稼働させる電子制御装置の構成要素の一つとして、電力変換装置が用いられている。このような電力変換装置は、直流電流と交流電流とを適宜相互に電力変換するための複数の半導体素子を内蔵するパワーモジュールを備えている。   In such a hybrid vehicle, a power conversion device is used as one of the components of an electronic control device that operates an engine and an electric motor in cooperation. Such a power conversion device includes a power module including a plurality of semiconductor elements for appropriately converting a direct current and an alternating current into power.

かかるパワーモジュールを備える電力変換装置は、自動車等の車両に搭載されるものであるため、パワーモジュールを電力変換装置のケース内に確実に位置決めして固定する必要がある。   Since a power converter provided with such a power module is mounted on a vehicle such as an automobile, it is necessary to reliably position and fix the power module in the case of the power converter.

かかる状況下で、特許文献1は、モータ制御装置及びその組立方法に関し、ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを基板に接続し、ヒートシンクと基板との間に絶縁性を有するスペーサを介在させ、スペーサに設けた係合部内にパワー半導体モジュールを配置すると共に、係合部の縁部は、パワー半導体モジュールの側部から突出する端子の下に入り込む構成として、パワー半導体モジュールの端子とヒートシンクとの間の空間を遮断して絶縁性を向上させることを企図した構成を開示する。   Under such circumstances, Patent Document 1 relates to a motor control device and an assembly method thereof, and a power semiconductor module that is in close contact with a heat sink is connected to a substrate, and an insulating spacer is interposed between the heat sink and the substrate. The power semiconductor module is disposed in the provided engaging portion, and the edge of the engaging portion is configured to enter under the terminal protruding from the side of the power semiconductor module, between the terminal of the power semiconductor module and the heat sink. A configuration intended to improve insulation by blocking the space is disclosed.

特開2010−178625号公報JP 2010-178625 A

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1の構成においては、ヒートシンクと基板との間に絶縁性を有するスペーサを介在させる構成が採用されているため、ヒートシンク等の放熱部材にパワーモジュールを取り付ける際、パワーモジュールを位置決めして固定するためのスペーサを別途設けることになるが、かかるスペーサをヒートシンクに固定するための固定部は、スペーサ内のパワーモジュール位置決め部との距離が離れているため、スペーサのサイズが大きくなってしまい、この結果、パワーモジュールを収容するケースのサイズが増大して、装置全体のサイズも増大してしまう傾向が考えられて改良の余地がある。   However, according to the study of the present inventor, the configuration of Patent Document 1 employs a configuration in which an insulating spacer is interposed between the heat sink and the substrate. When attaching the spacer, a spacer for positioning and fixing the power module will be separately provided. However, the fixing part for fixing the spacer to the heat sink is separated from the power module positioning part in the spacer. Therefore, the size of the spacer is increased, and as a result, the size of the case for accommodating the power module is increased, and the size of the entire apparatus is also increased, so there is room for improvement.

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、パワーモジュールの位置決めを行ないながら、ケースを含む装置全体のサイズを低減することができる電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above-described studies, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can reduce the size of the entire device including the case while positioning the power module.

以上の目的を達成するべく、本発明は、電動モータに供給する電力を変換する電力変換機能を呈するパワーモジュールと、前記パワーモジュールを収容するケースと、前記パワーモジュールを冷却し、前記ケースを固定するヒートシンクとを備える電力変換装置において、前記ケースは、前記ケースが前記ヒートシンクに固定される固定部を備え、前記固定部は、前記パワーモジュールを前記ケースに対して位置決めしていることを第1の局面とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a power module exhibiting a power conversion function for converting the power supplied to the electric motor, a case for housing the power module, the power module is cooled, and the case is fixed. In the power conversion device including the heat sink, the case includes a fixing portion that fixes the case to the heat sink, and the fixing portion positions the power module with respect to the case. Let's say that.

また、本発明は、第1の局面に加えて、前記固定部は、前記パワーモジュールを挟み込んで接触するように、前記パワーモジュールを挟んで対向する位置又は前記パワーモジュールの対角の位置に少なくとも2個以上配設されることを第2の局面とする。   Further, in addition to the first aspect, the present invention provides the fixing unit at least at a position facing the power module or a diagonal position of the power module so as to sandwich and contact the power module. The arrangement of two or more is the second aspect.

また、本発明は、第1又は第2の局面に加えて、前記固定部は、前記ケースの側壁に接続した態様で、前記ケースの底壁から立設することを第3の局面とする。   Moreover, in addition to the 1st or 2nd aspect, this invention makes it the 3rd aspect to stand up from the bottom wall of the said case in the aspect which the said fixing | fixed part connected to the side wall of the said case.

また、本発明は、第1から第3のいずれかの局面に加えて、前記固定部は、前記パワーモジュールと面接触するように、前記固定部の外周壁の一部に平面部を有することを第4の局面とする。   In addition to any one of the first to third aspects, the present invention has a flat portion on a part of the outer peripheral wall of the fixed portion so that the fixed portion is in surface contact with the power module. Is the fourth aspect.

また、本発明は、第1から第4のいずれかの局面に加えて、前記固定部は、前記パワーモジュールよりも上側の部分を上方になるに従って退行する傾斜面としたテーパ部を有することを第5の局面とする。   According to the present invention, in addition to any one of the first to fourth aspects, the fixing portion has a taper portion having an inclined surface that retreats as the portion above the power module moves upward. The fifth aspect is assumed.

また、本発明は、第5の局面に加えて、前記固定部は、前記テーパ部の下端部を前記パワーモジュールの側に突設させた抜け止め固定部を更に有することを第6の局面とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the fifth aspect, in addition to the fifth aspect, the fixing portion further includes a retaining fixing portion in which a lower end portion of the tapered portion protrudes toward the power module. To do.

以上の本発明の第1の局面にかかる電力変換装置によれば、パワーモジュールを収容するケースが、ヒートシンクに固定される固定部を備え、固定部が、パワーモジュールをケースに対して位置決めしているものであるため、パワーモジュールの位置決めを行ないながら、ケースを含む装置全体のサイズを低減することができる。特に、位置決めリブと固定ボスを一体化した固定部を採用することにより、リブとボスとの間のクリアランスを無くすことができるため、メインケースのサイズを小さくしつつ、パワーモジュールの位置決めも可能となり、装置全体のサイズを低減しながら、メインケースを構成する素材量も低減できて、装置全体の重量及びコストを低減することができる。   According to the power conversion device according to the first aspect of the present invention described above, the case that houses the power module includes the fixing portion that is fixed to the heat sink, and the fixing portion positions the power module with respect to the case. Therefore, the size of the entire apparatus including the case can be reduced while positioning the power module. In particular, by adopting a fixed part that integrates positioning ribs and fixed bosses, the clearance between the ribs and bosses can be eliminated, allowing the power module to be positioned while reducing the size of the main case. The amount of material constituting the main case can be reduced while reducing the size of the entire device, and the weight and cost of the entire device can be reduced.

また、本発明の第2の局面にかかる電力変換装置によれば、固定部が、パワーモジュールを挟み込んで接触するように、パワーモジュールを挟んで対向する位置又はパワーモジュールの対角の位置に少なくとも2個以上配設されるものであるため、必要最低限の固定部を自由度高く設定しながら、パワーモジュールを位置決めして固定することができる。   Further, according to the power conversion device of the second aspect of the present invention, at least the fixed portion is located at a position facing the power module or a diagonal position of the power module so as to sandwich and contact the power module. Since two or more are provided, the power module can be positioned and fixed while setting the minimum necessary fixing portion with a high degree of freedom.

また、本発明の第3の局面にかかる電力変換装置によれば、固定部が、ケースの側壁に接続した態様で、ケースの底壁から立設するものであるため、固定部とケースとの間のクリアランスを無くしながら、固定部の支持強度や支持剛性を増大することができ、装置全体のサイズを低減することができると共に、パワーモジュールを確実に位置決めして固定することができる。   Moreover, according to the power converter device concerning the 3rd aspect of this invention, since a fixing | fixed part is standing up from the bottom wall of a case in the aspect connected to the side wall of a case, between a fixing | fixed part and a case The support strength and support rigidity of the fixing portion can be increased while eliminating the clearance between them, and the size of the entire apparatus can be reduced, and the power module can be reliably positioned and fixed.

また、本発明の第4の局面にかかる電力変換装置によれば、固定部が、パワーモジュールと面接触するように、固定部の外周壁の一部に平面部を有するものであるため、位置決め固定部としての接触面積を多く確保することができ、パワーモジュールを強固に固定することができる。   Moreover, according to the power converter device concerning the 4th aspect of this invention, since a fixing | fixed part has a plane part in a part of outer peripheral wall of a fixing | fixed part so that a surface contact may be carried out, a positioning is performed. A large contact area as a fixing portion can be secured, and the power module can be firmly fixed.

また、本発明の第5の局面にかかる電力変換装置によれば、固定部が、パワーモジュールよりも上側の部分を上方になるに従って退行する傾斜面としたテーパ部を有するものであるため、ケースへのパワーモジュールの組み付け時に、パワーモジュールを固定部に誘い込みし易くできるため、パワーモジュールの組み付け性を向上することができる。   Moreover, according to the power converter device of the fifth aspect of the present invention, the fixing portion has a tapered portion that has an inclined surface that retreats as the portion above the power module rises upward. Since the power module can be easily guided into the fixed portion when the power module is assembled to the power module, the assemblability of the power module can be improved.

また、本発明の第6の局面にかかる電力変換装置によれば、固定部が、テーパ部の下端部をパワーモジュールの側に突設させた抜け止め固定部を更に有するものであるため、ケースへのパワーモジュールの組み付け時に、締結固定による本固定の前にパワーモジュールをケースへ仮固定することができて、パワーモジュールの組み付け性をより向上することができる。   Further, according to the power conversion device of the sixth aspect of the present invention, the fixing part further includes a retaining fixing part in which the lower end part of the taper part protrudes toward the power module, and thus the case. At the time of assembling the power module, the power module can be temporarily fixed to the case before the main fixing by fastening and fixing, and the assembling property of the power module can be further improved.

図1は、本発明の実施形態における電力変換装置の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態における電力変換装置を、アッパケースを取り外した状態で示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing the power conversion apparatus according to the present embodiment with the upper case removed. 図3は、図2のA−A断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 図4(a)は、図2の部分拡大図であり、また、図4(b)は、本実施形態における電力変換装置の変形例を示す部分拡大図であって、位置的には、図4(a)に相当する。FIG. 4A is a partially enlarged view of FIG. 2, and FIG. 4B is a partially enlarged view showing a modification of the power conversion device according to the present embodiment. This corresponds to 4 (a).

以下、図1から図4を適宜参照して、本発明の実施形態における電力変換装置につき、詳細に説明する。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、z軸の方向は、上下方向に相当するものとし、x−z平面を水平面とする。   Hereinafter, the power conversion device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 as appropriate. In the figure, the x-axis, y-axis, and z-axis constitute a three-axis orthogonal coordinate system, the z-axis direction corresponds to the vertical direction, and the xz plane is the horizontal plane.

図1は、本実施形態における電力変換装置の構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態における電力変換装置を、アッパケースを取り外した状態で示す上面図である。図3は、図2のA−A断面図である。図4(a)は、図2の部分拡大図であり、また、図4(b)は、本実施形態における電力変換装置の変形例を示す部分拡大図であって、位置的には、図4(a)に相当する。   FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a power conversion device according to the present embodiment. FIG. 2 is a top view showing the power conversion apparatus according to the present embodiment with the upper case removed. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 4A is a partially enlarged view of FIG. 2, and FIG. 4B is a partially enlarged view showing a modification of the power conversion device according to the present embodiment. This corresponds to 4 (a).

図1から図4(a)に示すように、電力変換装置1は、メインケースであるロアケース10と、ロアケース10の上部に図示を省略する嵌合構造等を介して固定されて装着されると共に、電力変換装置1の上部を塞ぐアッパケース40と、ロアケース10の下部に配置されると共に、ロアケース10を図示を省略する締結部材等を介して装着するヒートシンク60と、ロアケース10及びアッパケース40が協働して画成する内部収容空間内に収容されたパワーモジュール70と、を主として備え、図示を省略するハイブリッド自動車等の車両に装着される。電力変換装置1は、典型的には、いずれも車両に装着され、図示を省略するが、2次電池であるバッテリから駆動用の電動モータに供給する直流電流を交流電流(3相電流)に変換するDC(Direct Current)/AC(Alternate Current)変換機能を有する。なお、電力変換装置1は、必要に応じ、かかる電動モータ又は図示を省略する回生機構からバッテリに供給する交流電流を直流電流に変換するAC/DC変換機能を有していてもよい。   As shown in FIG. 1 to FIG. 4A, the power conversion device 1 is fixedly mounted on a lower case 10 that is a main case and an upper portion of the lower case 10 via a fitting structure (not shown). The upper case 40 that closes the upper portion of the power conversion device 1, the heat sink 60 that is disposed at the lower portion of the lower case 10, and that is attached to the lower case 10 via a fastening member (not shown), the lower case 10, and the upper case 40 are provided. And a power module 70 housed in an internal housing space that is defined in cooperation, and is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle (not shown). The power conversion device 1 is typically mounted on a vehicle and is not shown in the figure, but a direct current supplied from a battery as a secondary battery to a driving electric motor is converted into an alternating current (three-phase current). It has a DC (Direct Current) / AC (Alternate Current) conversion function for conversion. In addition, the power converter device 1 may have an AC / DC conversion function for converting an alternating current supplied to the battery from the electric motor or a regenerative mechanism (not shown) into a direct current as necessary.

ロアケース10及びアッパケース40は、典型的には、いずれも非導電性の樹脂(合成樹脂)製の成形品であり、ヒートシンク60は、典型的には、アルミ材等の金属製の鋳造品である。また、ロアケース10及びアッパケース40が協働して画成する内部収容空間には、パワーモジュール70及び出力バスバー100の他に、いずれも図示を省略するが、回路基板及び電流センサ等が収容される。   Both the lower case 10 and the upper case 40 are typically molded products made of non-conductive resin (synthetic resin), and the heat sink 60 is typically a cast product made of metal such as an aluminum material. is there. In addition to the power module 70 and the output bus bar 100, the internal housing space defined by the cooperation of the lower case 10 and the upper case 40 accommodates a circuit board, a current sensor, etc. The

具体的には、ロアケース10は、x−y平面に平行な平面上を上下軸回りに周回する側周壁12と、側周壁12の底部を塞ぐ底壁13と、を主として備える。   Specifically, the lower case 10 mainly includes a side peripheral wall 12 that circulates around a vertical axis on a plane parallel to the xy plane, and a bottom wall 13 that closes the bottom of the side peripheral wall 12.

底壁13の一部には、上方に向けて突設された柱状の複数の固定ボス部32と、ロアケース10の内部を開放する開口部19と、が設けられる。複数の固定ボス部32は、典型的には、上面視で矩形状の底壁13の四隅で、各々、パワーモジュール70を囲んでそれに当接する態様で配設され、ロアケース10の成形時に底壁13と一体成形されるものである。複数の固定ボス部32は、パワーモジュール70を確実に位置決めする観点からは、典型的には上面視で矩形状であるパワーモジュール70のモジュールケース72を、その四隅で当接するように対応して配置されていることが好ましい。但し、構成を簡素化する観点からは、複数の固定ボス部32は、モジュールケース72のy軸の正方向の側及びパワーモジュール70のy軸の負方向の側の双方において、モジュールケース72を挟み込むように、モジュールケース72を挟んで対向する位置又はモジュールケース72の対角の位置に少なくとも2個以上配設されていればよい。複数の固定ボス部32は、各々、それらの強度及び剛性を増強する観点からは、それらに隣接する側周壁12の一部に接続していていることが好ましい。複数の固定ボス部32には、各々、金属製等のカラー36が嵌装される。カラー36には、各々、締結部材38が挿通され、ロアケース10は、各々の締結部材38を介して、ヒートシンク60に締結されて固定される。開口部19において、パワーモジュール70の底部が、ロアケース10及びアッパケース40が協働して画成する内部収容空間からその外方に露出する。なお、複数の固定ボス部32の形状は、各々、円柱状のものに限定されるものではなく、角柱状等の他の柱状のものであってもかまわない。また、複数の固定ボス部32の個数は、4個に限定されるものではなく、2個又は5個以上であってもかまわない。   A part of the bottom wall 13 is provided with a plurality of columnar fixed bosses 32 protruding upward and an opening 19 that opens the interior of the lower case 10. The plurality of fixed boss portions 32 are typically disposed at the four corners of the bottom wall 13 that is rectangular in a top view so as to surround and abut the power module 70, and the bottom wall 10 is formed when the lower case 10 is molded. 13 is integrally molded. From the viewpoint of positioning the power module 70 with certainty, the plurality of fixed boss portions 32 correspond to the module case 72 of the power module 70 that is typically rectangular in top view so that the module case 72 abuts at the four corners. It is preferable that they are arranged. However, from the viewpoint of simplifying the configuration, the plurality of fixed boss portions 32 are provided on the module case 72 on both the positive side of the y-axis of the module case 72 and the negative side of the y-axis of the power module 70. It is sufficient that at least two or more of the module cases 72 are disposed at positions facing each other across the module case 72 or diagonal positions of the module case 72 so as to be sandwiched. The plurality of fixed boss portions 32 are preferably connected to a part of the side peripheral wall 12 adjacent to each other from the viewpoint of enhancing their strength and rigidity. Each of the plurality of fixed boss portions 32 is fitted with a collar 36 made of metal or the like. A fastening member 38 is inserted through each of the collars 36, and the lower case 10 is fastened and fixed to the heat sink 60 via each fastening member 38. In the opening 19, the bottom of the power module 70 is exposed to the outside from the internal housing space defined by the lower case 10 and the upper case 40 in cooperation. Note that the shape of the plurality of fixed boss portions 32 is not limited to a columnar shape, and may be another columnar shape such as a prismatic shape. Further, the number of the plurality of fixed boss portions 32 is not limited to four, and may be two or five or more.

側周壁12の一部には、x軸の正方向に向け各々突設される外側端子台20がy軸の方向に3個並置された態様で設けられる。外側端子台20は、典型的には、各々、ロアケース10の成形時に側周壁12と一体成形されるものである。外側端子台20の上面には、各々、対応する出力バスバー100の外側端部が載置され、出力バスバー100の外側端部は、各々、いずれも図示を省略するが、締結部材を介して、電動モータ側のバスバーの端部と共に締結される。側周壁12には、その上端部から下方に向けて陥設された切り欠き部28及び30が形成されている。切り欠き部28は、3個並置された外側端子台20に各々対応して設けられ、対応する出力バスバー100を、ロアケース10及びアッパケース40が協働して画成する内部収容空間からその外方に各々延出させる。なお、各々の切り欠き部28に代えて、側周壁12を貫通する貫通孔を各々設けてもかまわない。   A part of the side peripheral wall 12 is provided with a configuration in which three outer terminal blocks 20 each projecting in the positive direction of the x-axis are juxtaposed in the direction of the y-axis. Each of the outer terminal blocks 20 is typically formed integrally with the side peripheral wall 12 when the lower case 10 is formed. The outer end portions of the corresponding output bus bars 100 are respectively placed on the upper surfaces of the outer terminal blocks 20, and the outer end portions of the output bus bars 100 are not shown in the drawings, but via the fastening members, Fastened together with the end of the bus bar on the electric motor side. The side peripheral wall 12 is formed with notches 28 and 30 that are recessed downward from the upper end thereof. The notches 28 are provided corresponding to the three external terminal blocks 20 arranged side by side, and the corresponding output bus bars 100 are formed outside the internal housing space in which the lower case 10 and the upper case 40 define the cooperation. To each of them. Instead of each notch 28, a through-hole penetrating the side peripheral wall 12 may be provided.

アッパケース40は、x−y平面に平行な平面上を上下軸回りに周回する側周壁42と、その上部を塞ぐ上壁43と、を主として備える。   The upper case 40 mainly includes a side peripheral wall 42 that circulates around a vertical axis on a plane parallel to the xy plane, and an upper wall 43 that closes the upper portion thereof.

側周壁42の一部には、その下端部から上方に向けて陥設された切り欠き部44及び46が形成されている。切り欠き部44は、ロアケース10の切り欠き部28に各々対応して設けられ、対応する出力バスバー100を延出させる。但し、切り欠き部44は、ロアケース10の切り欠き部28のみで対応する出力バスバー100を各々延出させる場合や、切り欠き部28に代えて側周壁12を貫通する貫通孔が各々設けられる場合には、省略される。切り欠き部46は、ロアケース10の切り欠き部30に対応して設けられ、切り欠き部30と協働して、いずれも図示を省略するが、電力制御用のECU(Electronic Control Unit)に電気的に接続される入出力信号用コネクタを受ける受け部を構成する。   A part of the side peripheral wall 42 is formed with notches 44 and 46 that are recessed upward from the lower end thereof. The cutout portions 44 are provided corresponding to the cutout portions 28 of the lower case 10 and extend the corresponding output bus bars 100. However, the notch portion 44 is provided when the corresponding output bus bar 100 is extended only by the notch portion 28 of the lower case 10 or when a through hole penetrating the side peripheral wall 12 is provided instead of the notch portion 28. Is omitted. The notch portion 46 is provided corresponding to the notch portion 30 of the lower case 10, and in cooperation with the notch portion 30, both are omitted from illustration, but an electric control unit ECU (Electronic Control Unit) is electrically connected. A receiving portion for receiving an input / output signal connector to be connected.

上壁43の一部は、その形状が上方に突出するように変化した突出壁47を構成する。突出壁47も下方においては、いずれも図示を省略するが、回路基板の上面に実装される平滑コンデンサ等の高背部品が配置される。   A part of the upper wall 43 forms a protruding wall 47 whose shape changes so as to protrude upward. In the lower part of the protruding wall 47, although not shown in the drawing, high-profile parts such as a smoothing capacitor mounted on the upper surface of the circuit board are arranged.

ヒートシンク60は、典型的には矩形状の本体部62と、本体部62の下面から下方に突設される複数のフィン64と、を主として備える。   The heat sink 60 mainly includes a rectangular main body 62 and a plurality of fins 64 that protrude downward from the lower surface of the main body 62.

パワーモジュール70は、典型的には、図示を省略するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の電力変換用の複数のパワー半導体素子と、非導電性の樹脂(合成樹脂)製の成形品であると共に、複数のパワー半導体素子を収容するモジュールケース72と、モジュールケース72から上方に延出すると共に、図示を省略する回路基板に電気的に接続される信号ピン78と、一端が複数のパワー半導体素子に電気的に接続すると共に、他端がモジュールケース72から延出して延在する典型的には導電製の板状部材から成る図示を省略したパワーモジュール側バスバーと、を主として備える。   The power module 70 is typically a molded product made of a plurality of power semiconductor elements for power conversion such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown) and a non-conductive resin (synthetic resin). A module case 72 containing a plurality of power semiconductor elements, a signal pin 78 extending upward from the module case 72 and electrically connected to a circuit board (not shown), and one end having a plurality of power semiconductor elements And a power module-side bus bar (not shown) that is typically made of a conductive plate-like member that extends from the module case 72 and extends at the other end.

モジュールケース72の底部は、ヒートシンク60の上面に向けて開放される。複数のパワー半導体素子は、モジュールケース72に装着されると共に、モジュールケース72の開放された底部及びロアケース10の開口部19を介して、ヒートシンク60の上面に当接する。複数のパワー半導体素子及びヒートシンク60の上面間には、複数のパワー半導体素子の底部の伝熱性を向上するために、ヒートシンク60の熱伝導率と同等又はそれ以上の熱伝導率を呈する典型的には金属製のヒートスプレッダ76を介装させてもよい。モジュールケース72の開放された底部及びパワーモジュール側バスバーの延出部以外の残余部分には、図示を省略する締結部材を介して、モジュールケース72をヒートシンク60に締結するための複数のカラー73が設けられる。なお、モジュールケース72は、必要に応じて、その底部が開放されていない構成のものであってもよく、かかる場合には、複数のパワー半導体素子は、モジュールケース72を介して、ヒートシンク60の上面に熱的に接触する。   The bottom of the module case 72 is opened toward the upper surface of the heat sink 60. The plurality of power semiconductor elements are attached to the module case 72 and abut on the upper surface of the heat sink 60 through the opened bottom of the module case 72 and the opening 19 of the lower case 10. Between the plurality of power semiconductor elements and the upper surface of the heat sink 60, the heat conductivity typically equal to or higher than that of the heat sink 60 is exhibited in order to improve the heat conductivity at the bottom of the plurality of power semiconductor elements. May be provided with a metal heat spreader 76. A plurality of collars 73 for fastening the module case 72 to the heat sink 60 via fastening members (not shown) are provided on the remaining portion other than the opened bottom portion of the module case 72 and the extended portion of the power module side bus bar. Provided. The module case 72 may have a structure in which the bottom thereof is not opened as necessary. In such a case, a plurality of power semiconductor elements are connected to the heat sink 60 via the module case 72. Thermally contacts the top surface.

ここで、特に、図2から図4(a)に示すように、モジュールケース72の外壁面の一部と、それに対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部と、は、互いに当接している。このようにモジュールケース72の外壁面に対応して当接する複数の固定ボス部32の外壁面の部分は、各々、位置決め部33を画成する。各々の位置決め部33においては、モジュールケース72の外壁面の一部と、それに対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部とは、典型的には、横断面では点接触し、かつ、縦断面では線接触している。これらの位置決め部33により、パワーモジュール70は、ロアケース10に対して、y軸の方向に位置決めされると共に、これらの位置決め部33において、モジュールケース72の外壁面の一部と、それに対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部と、の静摩擦力や押圧力を調整することにより、パワーモジュール70は、ロアケース10に対して、x軸の方向及び上下方向にも位置決めされる。   Here, in particular, as shown in FIGS. 2 to 4A, a part of the outer wall surface of the module case 72 and a part of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 of the lower case 10 corresponding thereto are , Are in contact with each other. In this way, the portions of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 that abut against the outer wall surface of the module case 72 each define a positioning portion 33. In each positioning portion 33, a part of the outer wall surface of the module case 72 and a part of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 of the lower case 10 corresponding thereto are typically point-contacts in the cross section. However, line contact is made in the longitudinal section. With these positioning portions 33, the power module 70 is positioned in the y-axis direction with respect to the lower case 10, and in these positioning portions 33, a part of the outer wall surface of the module case 72 and the corresponding lower case The power module 70 is also positioned in the x-axis direction and the vertical direction with respect to the lower case 10 by adjusting the static friction force and the pressing force with some of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 of the ten. The

また、特に、図4(a)に示すように、パワーモジュール70を、ロアケース10の複数の固定ボス部32間により確実かつ簡便に導いて円滑に挿入する観点からは、複数の固定ボス部32の外壁面におけるモジュールケース72側の上部を、モジュールケース72の上壁面の位置から上方になるに従ってy軸の負方向に向けて退行する傾斜面に設定したテーパ部35を、複数の固定ボス部32に各々形成することが好ましい。更に、パワーモジュール70のロアケース10に対する上下方向の位置決めをより確実なものにする観点からは、複数の固定ボス部32の外壁面におけるモジュールケース72側でテーパ部35となっている部分の下端部を、各々、モジュールケース72の上壁面に向けて突設させて、モジュールケース72の上壁面の一部を対応して係止して抜け止め固定する係止部34を、複数の固定ボス部32に各々設けることが好ましい。   In particular, as shown in FIG. 4A, from the viewpoint of smoothly and reliably guiding the power module 70 between the plurality of fixed boss portions 32 of the lower case 10 and smoothly inserting the power module 70, the plurality of fixed boss portions 32. A plurality of fixed boss portions, each of which has a tapered portion 35 set to an inclined surface that retreats in the negative direction of the y-axis as the upper portion of the outer wall surface of the module case 72 is upward from the position of the upper wall surface of the module case 72 It is preferable to form each of 32. Furthermore, from the viewpoint of ensuring the vertical positioning of the power module 70 with respect to the lower case 10, the lower end portion of the portion that is the tapered portion 35 on the module case 72 side on the outer wall surface of the plurality of fixed boss portions 32. Are projecting toward the upper wall surface of the module case 72, and a locking portion 34 for locking and fixing the part of the upper wall surface of the module case 72 correspondingly is fixed to a plurality of fixing boss portions. 32 are preferably provided.

また、図4(a)に示すロアケース10の複数の固定ボス部32の構成では、各々の位置決め部33において、モジュールケース72の外壁面の一部と、それに対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部とが、横断面では点接触し、かつ、縦断面では線接触した接触領域が画成されているが、かかる接触領域の接触面積を増大して、ロアケース10に対するパワーモジュール70の位置決め性を向上してもよい。   In the configuration of the plurality of fixed boss portions 32 of the lower case 10 shown in FIG. 4A, in each positioning portion 33, a part of the outer wall surface of the module case 72 and the corresponding plurality of fixed bosses of the lower case 10 are provided. A part of the outer wall surface of the portion 32 is point-contacted in the cross-section and line-contacted in the vertical cross-section, but the contact area of the contact area is increased to reduce the lower case 10. The positionability of the power module 70 may be improved.

例えば、特に、図4(b)に示すように、モジュールケース72の外壁面に対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部を、モジュールケース72の外壁面に形状的に整合する面、例えば、モジュールケース72の外壁面がx−z平面に平行な平面である場合には、複数の固定ボス部32の外壁面の一部をx−z平面に平行な平面に設定してもよい。これにより、各々の位置決め部33’において、モジュールケース72の外壁面の一部と、それに対応するロアケース10の複数の固定ボス部32の外壁面の一部と、が接触した接触領域の接触面積が増大され、ロアケース10に対するパワーモジュール70の位置決め性が向上される。   For example, in particular, as shown in FIG. 4B, some of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 of the lower case 10 corresponding to the outer wall surface of the module case 72 are shaped on the outer wall surface of the module case 72. When the matching surface, for example, the outer wall surface of the module case 72 is a plane parallel to the xz plane, some of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss portions 32 are set to a plane parallel to the xz plane. May be. Thereby, in each positioning part 33 ', the contact area of the contact region where a part of the outer wall surface of the module case 72 and a part of the outer wall surfaces of the plurality of fixed boss parts 32 of the lower case 10 corresponding thereto contact each other. And the positioning of the power module 70 with respect to the lower case 10 is improved.

出力バスバー100は、典型的には、3相電流のU相、V相及びW相に対応してy軸の方向に3個並置された態様で設けられた電気配線であり、各々、それらの幅方向がy軸の方向になるように上下方向に屈曲しながら水平配置された金属製の一枚の板状部材から成る。出力バスバー100は、各々、それらの内側端部及び外側端部間をx軸の方向に延在し、内側端部は、パワーモジュール70に電気的に接続され、外側端部は、ロアケース10及びアッパケース40の外部に延出されて、外側端子台20上に至る。   The output bus bar 100 is typically an electrical wiring provided in a manner arranged in parallel in the y-axis direction corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase current. It consists of a single metal plate-like member that is horizontally arranged while being bent in the vertical direction so that the width direction is the y-axis direction. The output bus bars 100 each extend between the inner and outer ends in the x-axis direction, the inner ends are electrically connected to the power module 70, and the outer ends are the lower case 10 and It extends to the outside of the upper case 40 and reaches the outer terminal block 20.

以上の説明から明らかなように、本実施形態における電力変換装置1においては、パワーモジュール70を収容するケース10が、ヒートシンク60に固定される固定部32を備え、固定部32が、パワーモジュール70をケース10に対して位置決めしているものであるため、パワーモジュール70の位置決めを行ないながら、ケース10を含む装置全体のサイズを低減することができる。特に、位置決めリブと固定ボスを一体化した固定部32を採用することにより、リブとボスとの間のクリアランスを無くすことができるため、メインケース10のサイズを小さくしつつ、パワーモジュール70の位置決めも可能となり、装置全体のサイズを低減しながら、メインケース10を構成する素材量も低減できて、装置全体の重量及びコストを低減することができる。   As is clear from the above description, in the power conversion device 1 in the present embodiment, the case 10 that houses the power module 70 includes the fixing portion 32 that is fixed to the heat sink 60, and the fixing portion 32 is the power module 70. Since the power module 70 is positioned, the size of the entire apparatus including the case 10 can be reduced. In particular, by adopting the fixing portion 32 in which the positioning rib and the fixing boss are integrated, the clearance between the rib and the boss can be eliminated. Therefore, the positioning of the power module 70 can be performed while reducing the size of the main case 10. It is also possible to reduce the size of the entire apparatus and also reduce the amount of material constituting the main case 10, thereby reducing the weight and cost of the entire apparatus.

また、本実施形態における電力変換装置1においては、固定部32が、パワーモジュール70を挟み込んで接触するように、パワーモジュール70を挟んで対向する位置又はパワーモジュール70の対角の位置に少なくとも2個以上配設されるものであるため、必要最低限の固定部32を自由度高く設定しながら、パワーモジュール70を位置決めして固定することができる。   Further, in the power conversion device 1 according to the present embodiment, the fixed portion 32 is at least 2 at a position facing the power module 70 or a diagonal position of the power module 70 so as to sandwich and contact the power module 70. Since it is arranged more than one, the power module 70 can be positioned and fixed while setting the minimum necessary fixing part 32 with a high degree of freedom.

また、本実施形態における電力変換装置1においては、固定部32が、ケース10の側壁12に接続した態様で、ケース10の底壁13から立設するものであるため、固定部32とケース10との間のクリアランスを無くしながら、固定部32の支持強度や支持剛性を増大することができ、装置全体のサイズを低減することができると共に、パワーモジュール70を確実に位置決めして固定することができる。   Moreover, in the power converter device 1 in this embodiment, since the fixing | fixed part 32 is standing from the bottom wall 13 of the case 10 in the aspect connected to the side wall 12 of the case 10, the fixing | fixed part 32 and the case 10 are provided. The support strength and support rigidity of the fixing portion 32 can be increased while eliminating the clearance between the power module 70, the overall size of the apparatus can be reduced, and the power module 70 can be reliably positioned and fixed. it can.

また、本実施形態における電力変換装置1においては、固定部32が、パワーモジュール70と面接触するように、固定部32の外周壁の一部に平面部を有するものであるため、位置決め固定部としての接触面積を多く確保することができ、パワーモジュール70を強固に固定することができる。   Moreover, in the power converter 1 in this embodiment, since the fixing | fixed part 32 has a plane part in a part of outer peripheral wall of the fixing | fixed part 32 so that the surface contact with the power module 70, it is a positioning fixing | fixed part. As a result, a large contact area can be secured, and the power module 70 can be firmly fixed.

また、本実施形態における電力変換装置1においては、固定部32が、パワーモジュール70よりも上側の部分を上方になるに従って退行する傾斜面としたテーパ部35を有するものであるため、ケース10へのパワーモジュール70の組み付け時に、パワーモジュール70を固定部32に誘い込みし易くできるため、パワーモジュール70の組み付け性を向上することができる。   Moreover, in the power converter device 1 in this embodiment, since the fixing | fixed part 32 has the taper part 35 made into the inclined surface which retreats as a part above the power module 70 becomes upper, it goes to case 10. When the power module 70 is assembled, the power module 70 can be easily guided into the fixing portion 32, so that the assembly of the power module 70 can be improved.

また、本実施形態における電力変換装置1においては、固定部32が、テーパ部35の下端部をパワーモジュール70の側に突設させた抜け止め固定部34を更に有するものであるため、ケース10へのパワーモジュール70の組み付け時に、締結固定による本固定の前にパワーモジュール70をケース10へ仮固定することができて、パワーモジュール70の組み付け性をより向上することができる。   Moreover, in the power converter device 1 in this embodiment, since the fixing | fixed part 32 further has the retainer fixing | fixed part 34 which protruded the lower end part of the taper part 35 on the power module 70 side, case 10 When the power module 70 is assembled, the power module 70 can be temporarily fixed to the case 10 before the main fixing by fastening and fixing, and the assembling property of the power module 70 can be further improved.

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   In the present invention, the type, shape, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiment, and the gist of the invention is appropriately replaced such that the constituent elements are appropriately replaced with those having the same operational effects. Of course, it can be changed as appropriate without departing from the scope.

以上のように、本発明は、パワーモジュールの位置決めを行ないながら、ケースを含む装置全体のサイズを低減することができる電力変換装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格からハイブリッド自動車等の車両用の電力変換装置に広く適用され得るものと期待される。   As described above, the present invention can provide a power conversion device capable of reducing the size of the entire device including the case while positioning the power module. It is expected to be widely applicable to power conversion devices for vehicles such as hybrid vehicles.

1…電力変換装置
10…ロアケース(メインケース)
12…側周壁
13…底壁
19…開口部
20…外側端子台
28…切り欠き部
30…切り欠き部
32…固定ボス部
33…位置決め部
33’…位置決め部
34…係止部
35…テーパ部
36…カラー
38…締結部材
40…アッパケース
42…側周壁
43…上壁
44…切り欠き部
46…切り欠き部
47…突出壁
60…ヒートシンク
62…本体部
64…フィン
70…パワーモジュール
72…モジュールケース
73…カラー
76…ヒートスプレッダ
78…信号ピン
100…出力バスバー
1 ... Power converter 10 ... Lower case (main case)
12 ... Side wall 13 ... Bottom wall 19 ... Opening 20 ... Outer terminal block 28 ... Notch 30 ... Notch 32 ... Fixed boss 33 ... Positioning part 33 '... Positioning part 34 ... Locking part 35 ... Taper part 36 ... collar 38 ... fastening member 40 ... upper case 42 ... side peripheral wall 43 ... upper wall 44 ... notch 46 ... notch 47 ... protruding wall 60 ... heat sink 62 ... main body 64 ... fin 70 ... power module 72 ... module Case 73 ... Color 76 ... Heat spreader 78 ... Signal pin 100 ... Output bus bar

Claims (6)

電動モータに供給する電力を変換する電力変換機能を呈するパワーモジュールと、前記パワーモジュールを収容するケースと、前記パワーモジュールを冷却し、前記ケースを固定するヒートシンクとを備える電力変換装置において、
前記ケースは、前記ケースが前記ヒートシンクに固定される固定部を備え、
前記固定部は、前記パワーモジュールを前記ケースに対して位置決めしていることを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device comprising: a power module that exhibits a power conversion function for converting power supplied to an electric motor; a case that houses the power module; a heat sink that cools the power module and fixes the case;
The case includes a fixing portion for fixing the case to the heat sink,
The power converter according to claim 1, wherein the fixing portion positions the power module with respect to the case.
前記固定部は、前記パワーモジュールを挟み込んで接触するように、前記パワーモジュールを挟んで対向する位置又は前記パワーモジュールの対角の位置に少なくとも2個以上配設されることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The at least two fixing portions are disposed at positions facing each other with the power module sandwiched therebetween or at diagonal positions of the power module so as to sandwich and contact the power module. The power converter according to 1. 前記固定部は、前記ケースの側壁に接続した態様で、前記ケースの底壁から立設することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the fixing unit is erected from a bottom wall of the case in a mode of being connected to a side wall of the case. 前記固定部は、前記パワーモジュールと面接触するように、前記固定部の外周壁の一部に平面部を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置。   4. The power conversion device according to claim 1, wherein the fixing portion has a flat portion at a part of an outer peripheral wall of the fixing portion so as to come into surface contact with the power module. 前記固定部は、前記パワーモジュールよりも上側の部分を上方になるに従って退行する傾斜面としたテーパ部を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixed portion includes a tapered portion having an inclined surface that retreats as a portion above the power module is upward. 前記固定部は、前記テーパ部の下端部を前記パワーモジュールの側に突設させた抜け止め固定部を更に有することを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 5, wherein the fixing portion further includes a retaining fixing portion in which a lower end portion of the tapered portion protrudes toward the power module.
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