本發(fā)明涉及電力變換裝置，尤其涉及車輛用的電力變換裝置。

背景技術：

在日本特開2010－110143號中說明的發(fā)明，是在圖5及圖6所示那樣的利用金屬制的散熱基座304設置的收納空間中收納功率半導體元件，并以使功率半導體元件的收納部向水路側突出的方式將該散熱基座收納于框體12的冷卻套19，框體12的上下的開口部分別被上部罩10和下部罩16封閉。

近年來，為了降低混合動力車、電動車的燃料消耗，對車輛搭載部件提出了輕量化要求，對電力變換裝置也提出了輕量化要求。在進行輕量化時，有時在車輛搭載部件中采用比金屬材料輕的樹脂材料。

另一方面，在電力變換裝置中，與驅動用馬達進行電力輸入輸出的強電系統(tǒng)、以及驅動控制電路的弱電系統(tǒng)在裝置內混在一起，需要充分地考慮針對噪聲的應對處理。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010－110143號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明所要解決的課題是提高采用樹脂材料的電力變換裝置的抗噪性。

解決解決課題的方案

本發(fā)明的電力變換裝置具備：功率半導體模塊，其用于將直流電變換為交流電；控制電路基板，其用于控制上述功率半導體模塊；以及框體，其收納上述功率半導體模塊和上述控制電路基板，上述功率半導體模塊具有：開關元件；以及金屬制的模塊殼，其形成收納上述開關元件的收納空間，上述框體構成為包含：樹脂殼，其收納上述功率半導體模塊；金屬殼，其收納上述控制電路基板；以及金屬基座，其配置為對上述樹脂殼的收納空間和上述金屬殼的收納空間進行分隔，上述樹脂殼形成制冷劑流路，該制冷劑流路供用于冷卻上述功率半導體模塊的制冷劑流通，上述功率半導體模塊以上述模塊殼向上述制冷劑流路內突出的方式配置，上述金屬基座形成有第一開口部，上述功率半導體模塊以上述模塊殼的上述收納空間與上述金屬殼的上述收納空間經(jīng)由上述金屬基座的上述第一開口部連通的方式配置，將上述金屬殼、上述金屬基座以及上述模塊殼電連接。

發(fā)明效果

通過本發(fā)明，能夠提高采用樹脂材料的電力變換裝置的抗噪性。

附圖說明

圖1是本實施方式的電力變換裝置100的外觀立體圖。

圖2是表示從圖1的電力變換裝置100取下了頂蓋111的狀態(tài)的立體圖。

圖3是拆除了圖2的控制基板30和基板基座34的電力變換裝置100的立體圖。

圖4是從圖3所示的電力變換裝置100除去了直流側匯流條35的俯視圖。

圖5是從圖1的平面A的箭頭方向觀察的電力變換裝置100的剖視圖。

圖6是從圖1的平面B的箭頭方向觀察的電力變換裝置100的剖視圖。

圖7是從配置有頂蓋111的一側觀察金屬基座20的示意圖。

圖8是另一實施方式的電力變換裝置100的剖視圖。本實施方式的外觀圖與圖1是同樣的。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

圖1是本實施方式的電力變換裝置100的外觀立體圖。本實施方式的電力變換裝置100從上部到下部大致為三段結構，從上方起組合有頂蓋111、中間殼112、樹脂殼12。

頂蓋111由金屬構成，配置在中間殼112的上部。另外，頂蓋111具有向上方突出的信號連接器121。根據(jù)需要，對信號連接器121與頂蓋111的間隙實施了密封，以滿足防水和防塵的要求。

在頂蓋111的與中間殼112對合的對合面上形成凸緣101，該凸緣101與中間殼112對合并能夠進行密封。將頂蓋111固定于中間殼112的方法，可以是在它們之間夾入墊圈等并以螺栓進行緊固，或者是采用粘接材料等進行粘接而不使用螺栓。

中間殼112由金屬構成，與頂蓋111對合而在其中形成被金屬覆蓋的收納空間119(將參照圖5在后面敘述)。在該收納空間119中收納：控制基板30、電流傳感器37、功率半導體模塊2的一部分(將參照圖5在后面敘述)。

為了能夠將電力變換裝置100主體固定于車輛內的任意位置，在中間殼112上設置固定用的固定部117。在固定部117的中央形成固定用的螺栓孔。

在中間殼112的側面具有強電的交流側接口115(參照圖4)和直流側接口116。交流側接口115經(jīng)由強電連接器即交流端子與馬達連接。直流側接口116經(jīng)由強電連接器即直流側電源端子與電池連接。

樹脂殼12隔著中間殼112配置在與頂蓋111相對的位置。樹脂的樹脂殼12與中間殼112的接合例如能夠通過對中間殼112側的表面進行化學處理或以機械方式進行粗化，并在該中間殼112側的表面將樹脂注射成型?；蛘?，也能夠各自分別形成并以粘接劑等進行接合。

在樹脂殼12的內部形成用于冷卻功率半導體模塊2的流路。

圖2是表示從圖1的電力變換裝置100取下了頂蓋111的狀態(tài)的立體圖。

在電流傳感器37貫通有三個交流側匯流條36，在該交流側匯流條36中流過從電力變換裝置100流向馬達的三相交流電流，電流傳感器37檢測該三相交流電流的電流值并傳送至控制基板30。

控制基板30具備信號連接器121，該信號連接器121用于與電力變換裝置100外部的馬達、車輛交換信息。另外，控制基板30劃分為馬達控制電路部和柵極驅動電路部，所述馬達控制電路部計算應當向馬達輸出的電流值，并根據(jù)該電流值的計算結果來運算使功率半導體模塊2的開關元件通斷的定時，所述柵極驅動電路部按照該確定的定時使開關元件通斷。來自功率半導體模塊2的控制管腳122在柵極驅動電路部上貫通并電連接。

基板基座34以覆蓋控制電路基板30下方的方式配置，具有控制電路基板30的電氣接地、以及屏蔽來自配置于基板基座34下部的匯流條等的噪聲的功能。

圖3是拆除了圖2的控制基板30和基板基座34的電力變換裝置100的立體圖。

直流側匯流條35具有極性不同的兩塊導體板。兩塊導體板隔著具有一定厚度的絕緣層層疊，通過在兩塊導體板的表面以樹脂進行模塑而使兩塊匯流條一體化。另外，直流側匯流條35由與電容器導線351連接的寬平的第一區(qū)域35A、以及與功率半導體模塊2的直流端子2A連接且形成為比第一區(qū)域35A窄的第二區(qū)域35B構成。在第二區(qū)域35B，兩塊導體板各自的一部分從模塑樹脂突出并與直流端子2A連接。

圖4是從圖3所示的電力變換裝置100除去了直流側匯流條35的俯視圖。圖5是從圖1的平面A的箭頭方向觀察的電力變換裝置100的剖視圖。圖6是從圖1的平面B的箭頭方向觀察的電力變換裝置100的剖視圖。圖7是從配置有頂蓋111的一側觀察金屬基座20的示意圖。

中間殼112形成有開口部202，用于供與平滑電容器38連接的電容器導線351貫通。

由于平滑電容器38自身也有可能成為噪聲源，因此優(yōu)選在電容器導線351與開口部202的側緣之間確保必要的絕緣距離且開口部202的尺寸最小。

功率半導體模塊2與電容器導線351突出的區(qū)域相鄰地并排配置有三個，每一個功率半導體模塊2具有逆變器電路的上臂及下臂以輸出一相的交流電流。本實施方式的功率半導體模塊例如在內部作為開關元件收納有IGBT和二極管。

如圖7所示，在中間殼112設置有開口部201，以使該功率半導體模塊2能夠向樹脂殼112側突出。

如圖5所示，框體10由中間殼112和樹脂殼12構成。中間殼112以金屬基座20為底面并通過與頂蓋111組合而在內部形成收納控制電路基板30的空間?；寤?4配置在控制電路基板30與直流側匯流條35之間，將控制電路基板30相對于直流側匯流條35電磁屏蔽，并且，控制電路基板30的接地經(jīng)由基板基座34而與中間殼112連接。

另外，如圖5所示，金屬基座20以在由樹脂殼12形成的收納空間118和由中間殼112形成的收納空間119之間進行分隔的方式配置。金屬基座20與中間殼112對合而形成控制電路基板30的收納空間119，金屬基座20的另一側的面與樹脂殼12對合而形成樹脂殼12的收納空間118。

此外，如圖7所示，金屬基座20具有用于使功率半導體模塊2、電容器導線351貫通的開口部201、以及用于固定電力變換裝置100主體的開口部203。

功率半導體模塊2具有金屬制的模塊殼，在該模塊殼內部形成用于收納開關元件的開關元件收納部。另外，功率半導體模塊2以將金屬基座20的開口部201封閉且使開關元件收納部向樹脂殼12側突出的方式固定。在連接有功率半導體模塊2的狀態(tài)下，金屬基座20與樹脂殼12的開口側對合而在樹脂殼12的收納空間118中形成冷卻水路。

如圖5所示，在樹脂殼12的內部形成用于冷卻功率半導體模塊2的流路120。即，在本實施方式中，收納空間118兼作流路120。

樹脂殼12的六面中的一面開口，金屬基座20以封閉樹脂殼12的開口側的方式與樹脂殼12對合。樹脂殼12與金屬基座20的接合例如能夠通過對金屬基座20側的表面進行化學處理或以機械方式進行粗糙化，并在該金屬基座20側的表面將樹脂注射成型?；蛘?，也能夠各自分別形成并以粘接劑等進行接合。

由此，功率半導體模塊2的模塊殼被金屬基座20接地，且開關元件、控制電路等具有逆變器的電氣功能的零部件全部收納在金屬制的收納空間119內。

通過這種結構，能夠將電力變換裝置100的流路形成體置換為樹脂，且防止抗噪性降低。

另外，在需要對直流側匯流條35、平滑電容器38等強制地進行冷卻的情況下，也能夠將它們隔著絕緣材料等壓接于金屬基座20來進行冷卻。

金屬基座20設有用于固定電力變換裝置100的開口部203，能夠在該開口部203中插入螺栓將電力變換裝置100主體固定在車輛內。金屬基座20具有能夠將電力變換裝置100主體固定且能夠耐受振動等條件的厚度。雖然在電力變換裝置100的框體10的一部分上使用樹脂可能會導致強度降低，但是通過像這樣使用金屬基座20在車輛上固定，從而能夠在將電力變換裝置100安裝于車輛時確保強度。同時也能夠利用該結構確保電力變換裝置100自身的接地。

如圖6所示，在功率半導體模塊2的外側具有金屬制的模塊殼，在該模塊殼表面形成有冷卻用的翼片。在模塊殼內收納有IGBT、二極管等開關元件。

在平滑電容器38為薄膜電容器的情況下，在封裝殼353中收納有電容器元件352并灌封樹脂來進行固定。在本實施方式中，電容器元件352配置在隔著金屬基座20與收納控制電路基板30的收納空間119相對的一側。通過這樣進行配置，在平滑電容器38成為噪聲源的情況下，能夠使該噪聲對控制基板30的影響降低。

封裝殼353通常多是采用PPS等樹脂進行制作，但是在需要進一步降低噪聲對逆變器外部的影響的情況下，也能夠采用鋁等金屬來制作。在采用金屬制作封裝殼353的情況下，能夠通過其外緣部353a與金屬基座20在電氣上緊密地接合而有效地屏蔽噪聲。

圖8是另一實施方式的電力變換裝置100的剖視圖。本實施方式的外觀圖與圖1是同樣的。

本實施方式的樹脂殼15與通過圖5進行了說明的樹脂殼12同樣地在內部具有收納空間118，但是在該樹脂殼15的與金屬基座22連接側的面上具有樹脂的壁16。金屬基座22形成有通過圖7進行了說明的開口部，該開口部被功率半導體模塊2封閉。并且，在壁16的與金屬基座22上形成的開口部相對的位置形成有開口部。通過這種結構，在不需要圖5示例那樣的強度或冷卻的情況下，能夠增加樹脂的使用量而進一步實現(xiàn)輕量化。

符號說明

2—功率半導體模塊；2A—直流端子；10—框體；12—樹脂殼；15—樹脂殼；16—壁；20—金屬基座；22—金屬基座；30—控制電路基板；34—基板基座；35—直流側匯流條；35A—第一區(qū)域；35B—第二區(qū)域；36—交流側匯流條；37—電流傳感器；38—平滑電容器；100—電力變換裝置；101—凸緣；111—頂蓋；112—中間殼；115—交流側接口；116—直流側接口；117—固定部；118—收納空間；119—收納空間；120—流路；121—信號連接器；122—控制管腳；201—開口部；202—開口部；203—開口部；351—電容器導線；352—電容器元件；353—封裝殼；353a—外緣部。