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公開番号2020099189
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2019223603
出願日20191211
発明の名称自身に折り重なる絶縁フィルムを含む電気機器
出願人ヴァレオ シーメンス イーオートモーティブ フランス エスアーエス
代理人特許業務法人平木国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電気装置に対して耐久性のある電気的絶縁ができるようにする。
【解決手段】電気的構成要素を収容するキャビティ11を備えるケーシング10と、電気的構成要素に電気エネルギーを供給するために電気的構成要素に接続される、少なくとも2つの導電体は互いに重ねられて平行に延びる少なくとも2つの導電体と、を備える電気装置(容量性ケーシング12)であって、電気装置は、電気的絶縁フィルムを備える。電気的絶縁フィルムは、折曲部Pの周囲で自身に折り重なる。折曲部Pの片側に配置される電気的絶縁フィルムの第1部F1は、第1の導電体の表面に対して至り、それを電気的に絶縁し、折曲部Pの他側に配置される電気的絶縁フィルムの第2部F2は、双方の導電体の間に挿入され、それらを互いに電気的に絶縁する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
電気的構成要素を収容するキャビティ(11)を備えるケーシング(10)と、
前記電気的構成要素に電気エネルギーを供給するために前記電気的構成要素に接続される少なくとも2つの導電体(C1,C2)であって、双方の導電体(C1,C2)が互いに重ねられて平行に延びる、少なくとも2つの導電体(C1,C2)と、
を備える、電気装置であって、
前記装置は電気的絶縁フィルムを備え、
前記電気的絶縁フィルムは、折曲部(P)の周囲で自身に折り重なり、
前記折曲部(P)の片側に配置される前記電気的絶縁フィルムの第1部(F

)は、第1の導電体(C1)の表面に対して至り、それを電気的に絶縁し、
前記折曲部(P)の他側に配置される前記電気的絶縁フィルムの第2部(F

)は、双方の導電体(C1,C2)の間に挿入され、それらを互いに電気的に絶縁する、
ことを特徴とする、電気装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記絶縁フィルムの前記折曲部(P)は、各前記導電体(C1,C2)に対する自由なアクセスを可能にするよう構成される少なくとも1つの開口を備える、請求項1に記載の電気装置。
【請求項3】
前記絶縁フィルムの前記第1部(F

)および前記第2部(F

)は、それぞれ少なくとも1つの突起(F
10
,F
20
)を有し、
前記少なくとも1つの突起(F
10
,F
20
)は、前記ケーシング(10)の前記キャビティ(11)内に挿入され、前記ケーシング(10)の前記キャビティ(11)の充填材料内に埋め込まれるよう構成される、
請求項1または2に記載の電気装置。
【請求項4】
容量性ブロック(12)を形成し、前記電気的構成要素は容量性コイルである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気装置。
【請求項5】
前記絶縁フィルムの前記第1部(F

)は少なくとも1つの折曲部を有し、これによって第1の導電体(C1)の表面にフィットし、前記第1の導電体(C1)の前記表面に対して前記突起(F
10
)および前記折曲部(P)を介してのみ保持される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気装置。
【請求項6】
前記第1部(F

)は、接着材料を介して第1の導電体(C1)の表面上に保持される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気装置。
【請求項7】
前記絶縁フィルムはプラスチックから構成される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気装置。
【請求項8】
ハウジング(100)と、
前記ハウジング(100)に収容される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気装置と
を備える電気機器(1)であって、
前記電気機器(1)において、前記電気的絶縁フィルム、とくに前記電気的絶縁フィルムの前記第1部(F

)は、
‐前記電気機器(1)の前記ハウジング(100)の壁(P1)から、または、
‐前記電気機器(1)の前記ハウジング(100)内に配置される前記電気機器(1)の他の構成要素から、
第1の導電体(C1)を電気的に絶縁するよう構成され、
前記電気的絶縁フィルム、とくに前記電気的絶縁フィルムの前記第2部(F

)は、各前記導電体(C1,C2)を互いに絶縁するよう構成される、
電気機器(1)。
【請求項9】
前記電気機器(1)は、車両に搭載されるよう構成され、
前記電気機器(1)は、
‐バッテリから前記車両を駆動するモータに電力を供給するよう構成されるパワーインバータを形成するか、または、
‐高電圧パワーバッテリと低電圧パワーバッテリとの間で電圧を変換するよう構成されるDC−DCコンバータを形成するか、または、
‐前記車両の外部の電源グリッドと、前記車両のバッテリとの間で電圧を変換するよう構成される充電器を形成する、
請求項8に記載の電気機器(1)。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、改良された電気的絶縁システムを有する電気装置と、そのような電気装置を備える電気機器(とくに電圧コンバータ、充電器またはパワーインバータ)に関する。
続きを表示(約 7,200 文字)【0002】
電気機器は、とくに、電気車両またはハイブリッド車両に合わせて形成される。
【0003】
本発明の目的は、とくに、そのような電気装置に対して耐久性のある電気的絶縁ができるようにすることである。
【背景技術】
【0004】
[従来技術]
公知のように、電気自動車またはハイブリッド自動車において、車両を駆動できるようにする電動機システムのための電気エネルギー供給機能は、高電圧パワーバッテリが提供している。より正確には、車両の車輪を駆動する電気機械を制御するために、高電圧パワーバッテリが提供する直流電流を、パワーインバータを用いて1つ以上の交流(たとえば正弦波)制御電流に変換できるようにすることが知られている。
【0005】
さらに、充電のために、高電圧パワーバッテリはたとえば外部の電源グリッドに(とくに、オンボード充電器であって、とくに少なくとも1つのDC−DC電圧コンバータを備えるものを介して)接続される。
【0006】
インバータは、この機器専用のハウジングを備える。また、インバータは、パワーインバータのハウジングに挿入されるよう構成されるケーシングを備える容量性ブロックを備える。容量性ブロックは、ケーシング内に配置されるキャビティと、ケーシングのキャビティに挿入されるよう構成される平滑コンデンサとを備える。パワーバッテリが提供する直流電流は、容量性ブロックによって平滑化することができ、その後、交流制御電流に変換される。このように、このコンデンサは、直流電流の残留性外乱を除去可能とし、フィルタリングして交流制御電流に変換できるようにする。
【0007】
また、容量性ブロックは、少なくとも2つの導電体(とくに、コンデンサの負端子に接続される導電体と、コンデンサの正端子に接続される導電体)を備える。各導電体は、たとえば折り曲げられた銅フォイルの形態である。これらの導電体により、コンデンサをシステムの他の部分に簡単に接続するために、コンデンサの負端子および正端子に簡単にアクセスできるようにすることが可能となる。
【0008】
しかしながら、各導電体は、別個の平行な平面に沿ってではあるが、互いに近接して配置される。したがって、パワーインバータの最適な動作を阻害し得る短絡リスクを回避するために、各導電体の間に、また、各導電体とハウジングとの間に、絶縁を提供してこれらの要素を互いに絶縁しなければならない。
【0009】
従来技術によれば、第1の解決策は、各導電体とハウジングとの間に配置される第1の絶縁フィルムと、各導電体の間に配置される第2の絶縁フィルムとを用いることである。この解決策によれば、第1および第2の絶縁フィルムは、とくに接着剤(グルー等)を用いて取り付けられることによって固定される。
【0010】
しかしながら、いかなる接着材料の寿命も非常に限られており、いかなる種類の車両の寿命よりもはるかに短い。したがって、接着材料が経時的に劣化し、短絡の問題が発生する可能性がある。
【0011】
したがって、電気機器の様々な要素(とくに容量性ブロック)の絶縁要素を取り付けるために、システムに対して効率的かつ耐久性のある解決策が必要である。
【0012】
[本発明の開示]
より正確には、本発明の対象は、
電気的構成要素を収容するキャビティを備えるケーシングと、
前記電気的構成要素に電気エネルギーを供給するために前記電気的構成要素に接続される少なくとも2つの導電体であって、双方の導電体が互いに重ねられて平行に延びる、少なくとも2つの導電体と、
を備える、電気装置であって、
前記装置は電気的絶縁フィルムを備え、
前記電気的絶縁フィルムは、折曲部の周囲で自身に折り重なり、
前記折曲部の片側に配置される前記電気的絶縁フィルムの第1部は、第1の導電体の表面に対して配置され、それを電気的に絶縁し、
前記折曲部の他側に配置される第2部は、双方の導電体の間に挿入され、それらを互いに電気的に絶縁する、
ことを特徴とする。
【0013】
好ましくは、前記電気装置の前記絶縁フィルムの前記折曲部は、各前記導電体に対する自由なアクセスを可能にするよう構成される少なくとも1つの開口を備える。
【0014】
有利には、前記電気装置の前記絶縁フィルムの前記第1部および前記第2部は、それぞれ少なくとも1つの突起を有し、
前記少なくとも1つの突起は、前記ケーシングの前記キャビティ内に挿入され、前記ケーシングの前記キャビティの充填材料内に埋め込まれるよう構成される。
【0015】
有利には、前記電気装置は容量性ブロックを形成し、前記電気的構成要素は容量性コイルである。
【0016】
好ましくは、一実施形態によれば、前記電気装置の前記絶縁フィルムの前記第1部は少なくとも1つの折曲部を有し、これによって第1の導電体の表面にフィットし、前記第1の導電体の前記表面に対して前記突起および前記折曲部を介してのみ保持される。
【0017】
好ましくは、別の実施形態によれば、前記電気装置の前記第1部は、接着材料を介して第1の導電体の表面上に保持される。
【0018】
有利には、前記絶縁フィルムはプラスチックから構成される。
【0019】
また、本発明は、
ハウジングと、
前記ハウジングに収容される、先行する請求項のいずれか一項に記載の電気装置と
を備える電気機器であって、
前記電気機器において、前記電気的絶縁フィルム、とくに前記電気的絶縁フィルムの前記第1部は、
‐前記電気機器の前記ハウジングの壁から、または、
‐前記電気機器の前記ハウジング内に配置される前記電気機器の他の構成要素から、
第1の導電体を電気的に絶縁するよう構成され、
前記電気的絶縁フィルム、とくに前記電気的絶縁フィルムの前記第2部は、各前記導電体を互いに絶縁するよう構成される、
電気機器にも関する。
【0020】
好ましくは、
前記電気機器は、車両に搭載されるよう構成され、
前記電気機器は、
‐バッテリから前記車両を駆動するモータに電力を供給するよう構成されるパワーインバータを形成するか、または、
‐高電圧パワーバッテリと低電圧パワーバッテリとの間で電圧を変換するよう構成されるDC−DCコンバータを形成するか、または、
‐前記車両の外部の電源グリッドと、前記車両のバッテリとの間で電圧を変換するよう構成される充電器を形成する。
【0021】
本発明は、非限定的な例として与えられる添付図面を参照して、単なる例示として与えられる以下の説明を読むことによって、よりよく理解される。添付図面において、同一の参照符号は同様の対象物に対して与えられる。
【0022】
本発明を説明する各図は、本発明を実施するために本発明をさらに詳細に示しているが、当然ながら、各図は必要に応じて本発明をよりよく定義するために用いることができるということに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0023】
容量性ブロックの概略を示す図。
図1に示す容量性ブロックの導電体の概略を示す図。
図1による容量性ブロックのケーシングと、本発明による絶縁フィルムとの概略を表す図。
図1に示す容量性ブロックの導電体と、本発明による絶縁フィルムとの概略を示す図。
本発明による絶縁フィルムのみを表す図。
本発明による電気機器を表す図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下の記述では、本発明を、とくに、電気自動車またはハイブリッド自動車のために構成される電気機器(パワーインバータ等)のコンテキストにおいて説明するが、これは本発明の範囲を限定するものではない。
【0025】
実際に、電気自動車またはハイブリッド自動車において、高電圧パワーバッテリが、とくにパワーインバータ(高電圧パワーバッテリが提供する直流電流を、1つ以上の交流(たとえば正弦波)制御電流に変換できるようにするもの)を介して、電動機システムの電気エネルギー供給機能を提供し、車両を駆動できるようにする。
【0026】
図1を参照して、電気機器は、専用のハウジングを備える。本例では、電気機器はパワーインバータである。インバータは、ハウジングに挿入されるように構成されるケーシング10を備える容量性ブロック12を備える。また、容量性ブロック12はキャビティ11(ケーシング10内に配置され、とくにケーシング10によって画定される)を備える。さらに、容量性ブロック12は、ケーシング10のキャビティ11に挿入されるよう構成される容量性要素121,122を備える。容量性ブロック12により、パワーバッテリが提供する直流電流を平滑化した後に交流制御電流に変換できるようになる。正端子および負端子を備える容量性ブロック12は、これによって、直流電流の残留性外乱を除去できるようにし、フィルタリングして、(とくにここに表されない電子的スイッチによって)交流制御電流に変換できるようにする。容量性要素121,122は、たとえばケミカルコンデンサまたはフィルムコンデンサまたは他の任意の種類の容量性要素である。
【0027】
図1および図2を参照すると、容量性ブロック12はまた、別個の平行な平面に沿って互いに近接して配置される、少なくとも2つの導電体C1,C2を備える。とくに、導電体C1,C2は互いに重ねられる。第1の導電体C1は、容量性ブロック12の容量性要素121,122それぞれの負端子に接続される。第2の導電体C2は、容量性ブロック12の容量性要素121,122それぞれの正端子に接続される。このようにするために、容量性ブロック12は第1の溶接部S1を備えてもよく、これによって、第1の導電体C1と、容量性要素121,122それぞれの負端子とが接続可能となる。図1では、第1の導電体C1はたとえば第1の容量性要素121の表面に溶接される。第1の導電体C1の一部は、容量性要素121,122の間を通過して延び、第2の容量性要素122の反対側の表面に接続する。同様に、容量性ブロック12は、第2の溶接部S2を備えてもよく、これによって、第2の導電体C2と、容量性要素121,122それぞれの正端子とが接続可能となる。図1では、第2の導電体C2はたとえば第2の容量性要素122の表面に溶接される。第2の導電体C2の一部は、容量性要素121,122の間を通過して延び、第1の容量性要素121の反対側の表面に接続する。
【0028】
加えて、導電体C1,C2は、電気機器の前記ハウジングの壁P1の近傍に配置されるか、または、電気機器の前記ハウジング内に配置され得る他の構成要素の近傍に配置される。たとえば、図6に示すように、電気機器1(本例ではパワーインバータ)は、とくに、冷却回路14によって隔てられる容量性ブロック12および電子的パワーモジュール13を備える。さらに、第1の導電体C1は、ハウジング100の壁P1の近傍にある。この壁P1は、とくに、電気機器1の構成要素(とくに容量性ブロック12)を冷却するよう構成される冷却回路14の表面に含まれる。
【0029】
図2を参照すると、導電体C1,C2はそれぞれ少なくとも1つの接続端子C10,C20を備え、これによって、容量性ブロック12の負端子および正端子が、(とくに、電動機システムに電気エネルギーを供給するために)システムの他の部分に接続できるようになる。たとえば、導電体C1,C2の接続端子C10,C20は、電子的パワーモジュール13の各端子に接続される。
【0030】
接続端子C10,C20は、たとえば導電体C1,C2の一部を表してもよい。電気エネルギーを他の構成要素に供給するために、これらの部分は、たとえば1つ以上のポートで貫通され、このポートにコネクタが螺合する。これらの部分は、他の手段によって(たとえば溶接を介して)コネクタに接続されてもよい。
【0031】
図3および図4を参照すると、導電体C1,C2をハウジング100から電気的に絶縁するために、また、導電体C1,C2を互いに電気的に絶縁するために、したがって短絡を回避するために、容量性ブロック12はまた、絶縁フィルムを備える。この絶縁フィルムは、自身に折り重なるフィルムを表す。「第1部分F

」および「第2部分F

」は、折曲部Pの両側に配置された絶縁フィルムの各部分を表す。
【0032】
図3および図4を参照して説明される実施形態の形において、第1部F

は、少なくとも2つの導電体C1,C2のうちハウジング100に最も近い導電体に対して配置されるよう構成され、これによって、その導電体をハウジング100の他の部分から電気的に絶縁する。実施形態の、この説明される形によれば、第1部F

は第1の導電体C1の壁に対して配置される。
【0033】
第1部F

は、第1の導電体C1の表面に対して、(とくにグルー等の接着材料を用いて)保持し、取り付けることができる。
【0034】
しかしながら、第1の導電体C1の表面に対して絶縁フィルムの第1部F

を保持するための接着材料は、省略してもよい。この省略は、とくに、絶縁フィルムが十分に剛性であり、第1の導電体C1に搭載する前に折り曲げて、第1の導電体C1に搭載された後にその形状を維持することができる場合に行われる。したがって、接着材料の寿命は、容量性ブロック12のサービス寿命に影響しない。
【0035】
第1部F

において、ケーシング10のキャビティ11に向かう端部は、少なくとも1つの突起F
10
を備える。この突起F
10
は、第1部F

から突出する部分を表す。この突起F
10
は、ケーシング10のキャビティ11の充填材料内に埋め込み取り付けるために、ケーシング10のキャビティ11内へと延びるよう構成される。
【0036】
加えて、第1部F

の位置が与えられると、第2部F

は、導電体C1,C2の間に挿入されるよう構成される。言い換えると、第2部F

は、容量性ブロック12の導電体C1,C2双方の間に挟持されることによって保持される。この第2部F

は、導電体C1,C2を互いに絶縁し、これらの間の短絡を回避するように構成される。
【0037】
第2部F

において、ケーシング10のキャビティ11に向かう端部は、少なくとも1つの突起F
20
を備える。この突起F
20
は、第2部F

から突出する部分を表す。この突起F
20
は、ケーシング10のキャビティ11の充填材料内に埋め込み取り付けるために、ケーシング10のキャビティ11内へと延びるよう構成される。
【0038】
絶縁フィルムの折曲部Pは、接続端子C10,C20に対する自由なアクセスを可能にするよう構成され、このアクセスによって、とくに電気エネルギーを電動機システムに提供するために、接続端子C10,C20がシステムの他の部分に容易に接続できるようになる。たとえば、図4を参照すると、折曲部Pは、接続端子C10,C20に対するアクセスを可能にする少なくとも1つのポートを備える。
【0039】
絶縁フィルムは、とくに、プラスチック材料から構成される。
【0040】
とくに、前記充填材料は、ケーシング10のキャビティ11を充填する際には流体であり、重合工程の後には固体になる。とくに、充填材料は重合可能な物質(たとえば重合可能な樹脂等であり、とくにエポキシ樹脂)である。
【0041】
このように、片側では充填材料内に延びる突起F
10
,F
20
によって、他側では折曲部Pによって、絶縁フィルムの取り付けおよび保持が提供される。
【0042】
図5を参照すると、第1表面F

と、第2表面F

と、それぞれの突起F
10
,F
20
とを備える絶縁フィルムのみが示される。

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