特許ウォッチ

公開番号2025092810
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-23
出願番号2023208128
出願日2023-12-11
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250616BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】基板に振動が生じたときの基板の撓みを抑制することのできる電力変換装置を提供する。
【解決手段】筐体1に保持された本体部21と本体部21から引き出された複数の制御端子22とを有する半導体モジュール2と、複数の制御端子22が略直線状に整列して固定される接続部32a、32bが、前記整列方向に略平行にかつ対向して配置されている基板3と、基板3における、対向する接続部32a、32bの双方から距離が等しい仮想中心線CL上を避けた位置に実装され、重心が基板3の第一の実装面34aから法線方向に離れているトランス4とを備えている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
筐体に保持された本体部と前記本体部から引き出された複数の制御端子とを有する半導体モジュールと、
複数の前記制御端子が略直線状に整列して固定される接続部が、前記整列方向に略平行にかつ対向して配置されている基板と、
前記基板における、対向する前記接続部の双方から距離が等しい仮想中心線上を避けた位置に実装され、重心が前記基板の実装面から法線方向に離れている実装部品と
を備えた電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記実装部品は、前記基板の平面視で、対向する前記接続部の一方の上を通り、前記接続部の整列方向に沿って伸びる第一の線と、対向する前記接続部の他方の上を通り、前記接続部の整列方向に沿って伸びる第二の線とに挟まれた領域に実装された
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記実装部品は、前記第一の線と、前記第二の線に挟まれた領域に実装される部品の中で前記実装面に対する重心の高さが最も高い
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記実装部品は、実装部品本体部と、前記実装部品本体部から引き出されたリードとを有し、
前記リードの先端部が前記基板に固着されることによって、前記実装部品が前記基板に実装され、
前記リードは、前記実装部品本体部の前記接続部側から引き出されている
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記実装部品は、実装部品本体部と、前記実装部品本体部から引き出された複数のリードとを有し、
複数の前記リードの先端部が前記基板に固着されることによって、前記実装部品が前記基板に実装され、
複数の前記リードの先端部と前記基板との固着部は、前記基板上で、前記接続部と略平行な略直線状に整列している
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記実装部品は、実装部品本体部と、前記実装部品本体部から引き出された複数のリードとを有し、
複数の前記リードは、前記実装部品本体部から対向して引き出され、
複数の前記リードの先端部が前記基板の前記実装面に固着されることによって、前記実装部品が前記基板に実装され、
前記リードが対向する方向は、前記接続部が対向する方向と一致している
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記リードの先端部と前記基板との固着部はそれぞれ、前記基板の平面視で、前記実装部品本体部より外側に配置されている
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記リードは、前記実装部品本体部から露出した部分の、前記実装部品本体部から前記基板に固着されている前記先端部までの間の領域に、少なくとも一つのリード曲げ部を有する
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記基板は、前記筐体に支持される被支持部を有し、
前記被支持部は、前記基板の前記接続部に挟まれた領域を避けた位置に構成されている
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御端子は、前記基板に前記制御端子の先端部がはんだ付けされることによって固着されている
請求項１または２に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置では、電気回路を構成する電子部品が実装される基板の中央部に貫通孔等の被支持部を設けると被支持部を避けて電子部品を実装する必要性から基板が大型化することを避けるため、被支持部を基板の外縁部のみに設けている（例えば、特許文献１参照）。また、この電力変換装置では、基板が振動したとき、被支持部がない中央部において撓みによる変位が大きくなり、この撓みは実装される電子部品が重いほど大きくなるため、基板の実装面に実装される電子部品の中で重量の大きいトランスを他の部品よりも外縁側に実装することで、基板の撓みを抑制して耐振動性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－４０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の電力変換装置では、基板に直線状に整列して設けられた接続部が複数設けられ、各接続部にはスイッチング素子を備えたインバータから引き出された制御端子群が接続されている。この場合、基板が振動したとき、各被支持部から離れた基板の中央部の他、インバータの制御端子群が接続された複数の接続部の間でそれぞれから離れた箇所、すなわち、対向した接続部同士から距離が等しくなる仮想中心線上においても、撓みによる変位が大きくなる。
また、上述した従来の電力変換装置では、上記仮想中心線上にトランスが配置されている。一般的に、トランスは基板の実装面に対して重心が高い。このような実装面に対して重心が高い部品は、基板の平面方向の振動が基板に生じると、部品に生じた慣性力によって、部品取り付け部を支点として、部品の頭頂部が振り子のように振動する。これによって、基板には部品取り付け部から実装面の法線方向に力が加わり、基板が法線方向に撓む振動が発生する。
この従来の電力変換装置においては、撓みによる変位が大きくなりやすい上記仮想中心線上に、基板の実装面に対して重心が高いトランスが実装されているため、基板の実装面の平面方向に振動したとき、上記接続部を節とし、対向する接続部に挟まれた領域に腹ができる基板の共振が発生しやすく、またその振幅も大きくなるため、基板の撓みが大きくなりやすい。このため、基板が振動したときに、基板自体、あるいはインバータの制御端子群と基板との接続部分などに係る応力が大きくなって破損する可能性がある。
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、基板に振動が生じたときの基板の撓みを抑制することのできる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る電力変換装置は、
筐体に保持された本体部と前記本体部から引き出された複数の制御端子とを有する半導体モジュールと、
複数の前記制御端子が略直線状に整列して固定される接続部が、前記整列方向に略平行にかつ対向して配置されている基板と、
前記基板における、対向する前記接続部の双方から距離が等しい仮想中心線上を避けた位置に実装され、重心が前記基板の実装面から法線方向に離れている実装部品と
を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の電力変換装置は、半導体モジュールから引き出された制御端子群が略直線状に整列して基板に固定されている接続部が対向して配置され、基板の実装面から法線方向に重心が離れている実装部品を、その対向した接続部同士から距離が等しくなる仮想中心線上を避けた位置に取り付けているので、基板に振動が生じたときに、接続部を節とし、対向する接続部に挟まれた領域に腹ができる基板の共振が発生しにくくなるため、基板の撓みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る電力変換装置の設置状態の例を示す図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示す上面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示すA－A断面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示す上面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示す斜視図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示す上面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置を示す上面図である。
実施の形態２に係る電力変換装置を示す断面図である。
実施の形態３に係る電力変換装置を示す上面図である。
実施の形態４に係る電力変換装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１における電力変換装置１００は、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池車などの車両に搭載され、電源から供給される電力における電圧、電流、周波数(零周波数としての直流も含む)などを変換して車両のモータに供給するものである。車両は、走行すると振動が発生するため、車両に搭載される電力変換装置１００にも振動が加えられる。実施の形態１における電力変換装置１００は、振動環境下に置かれる場合でも、振動によって発生する基板の撓みを抑制し、基板自体、あるいは半導体モジュールの制御端子群と基板との接続部分などに係る応力が大きくなって破損することを防ぐことができるようにしたものである。
以下、実施の形態１に係る電力変換装置１００の設置例について図１を用いて説明する。
図１は実施の形態１の電力変換装置１００の設置状態の例を示す図である。
電力変換装置１００は、車両２００に搭載され、電源から供給される電力における電圧、電流、周波数(零周波数としての直流も含む)などを変換して車両のモータ３００に供給する。モータ３００は三相モータである。電力変換装置１００は、車両パワートレイン装置の１例としてのモータ３００に固定される。
ここで、車両パワートレイン装置とは、車両に搭載され、車両の車輪を駆動または制動するために機能する装置であり、例えば、モータまたはエンジンなどの原動機あるいは、原動機によって発生した動力を車両の車輪に伝達するトランスミッションまたは駆動軸などの動力伝達装置、あるいは車両の原動機または車輪の回転の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機、あるいは、上述のモータと発電機の双方の機能を持つモータジェネレータである。
【００１０】
以下、実施の形態１に係る電力変換装置１００の構成について図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明する。
図２は実施の形態１の電力変換装置１００の上面図、図３は図２の電力変換装置１００におけるＡ－Ａ断面を示す断面図であり、電力変換装置１００は、筐体１と、この筐体１に備えられたボス部１３に締結部材５で締結された基板３と、筐体１の底部１１にヒートシンクなどの冷却器１２を介して保持される本体部２１および本体部２１から引き出された複数の制御端子２２とを有する半導体モジュール２とを備え、基板３には、半導体モジュール２の複数の制御端子２２が略直線状に整列して固定される接続部３２ａ、接続部３２ｂが整列方向に略平行にかつ対向して配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許