阅读说明：本技术 逆变器单元 (Inverter unit ) 是由 岩上直记 渡边裕 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供逆变器单元,该逆变器单元的一个方式将直流电流转换成交流电流而提供给马达。逆变器单元具有：接地的壳体,其设置有向外部开口的收纳室；电路板,其位于收纳室；以及汇流条,其将电路板和壳体连接。电路板具有：开关元件；连接器,其与外部电源装置连接；电极,其与汇流条连接；以及接地图案,其与开关元件、连接器以及电极连接。接地图案设置有具有阻抗的线圈元件和具有电容的电容器元件,它们使来自开关元件的电流相比于连接器更容易流向电极。(The present invention provides an inverter unit, one mode of which converts direct current into alternating current and supplies the alternating current to a motor. The inverter unit has: a grounded housing provided with a housing chamber opened to the outside; a circuit board located in the housing chamber; and a bus bar connecting the circuit board and the housing. The circuit board has: a switching element; a connector connected to an external power supply device; an electrode connected to the bus bar; and a ground pattern connected to the switching element, the connector, and the electrode. The ground pattern is provided with a coil element having an impedance and a capacitor element having a capacitance, which make it easier for the current from the switching element to flow to the electrode than the connector.)

逆变器单元

技术领域

本发明涉及逆变器单元。

背景技术

已知有为了对马达进行控制而具有逆变器和收纳逆变器的壳体的逆变器单元。在专利文献1中公开了一种电子装置，其借助垫圈和固定螺钉来降低共模噪声。

专利文献1：日本特开2017-191902号公报

但是，在现有技术中，在电路板的下侧配置大型部件的情况下、作为GND(接地部)的逆变器壳体与电路板之间的距离较长的情况下，难以采用使用固定螺钉的构造。

发明内容

本发明是考虑以上那样的点而完成的，其目的在于提供能够抑制由共模噪声引起的不良影响的逆变器单元。

根据本发明的第1方式，提供一种逆变器单元，其将直流电流转换成交流电流而提供给马达，其中，该逆变器单元具有：接地的壳体，其设置有向外部开口的收纳室；电路板，其位于所述收纳室；以及汇流条，其将所述电路板和所述壳体电连接，所述电路板具有：开关元件；连接器，其与外部电源装置连接；电极，其与所述汇流条连接；以及接地图案，其与所述开关元件、所述连接器以及所述电极连接，所述接地图案设置有具有阻抗的线圈元件和具有电容的电容器元件，它们使来自所述开关元件的电流相比于所述连接器更容易流向所述电极。

根据本发明的一个方式，提供能够容易地降低共模噪声的逆变器单元。

附图说明

图1是一个实施方式的逆变器单元的俯视图。

图2是沿着图1的II-II线的一个实施方式的逆变器单元的剖视示意图。

图3是省略了第1罩和第2罩的一个实施方式的逆变器单元的俯视图。

图4是示出控制基板21中的开关元件71和连接器72的接地系统(GND系统)的图案的简易电路图。

图5是控制基板21中的接地电极74周边的剖视图。

图6是电容器罩26的俯视图。

图7是固定有第3汇流条34的电容器罩26的局部立体图。

图8是电容器罩26的固定壁26C周边的剖视图。

标号说明

1：逆变器单元；10：壳体；11：第1收纳室(收纳室)；21：控制基板(电路板)；23：电容器；26：电容器罩；26A：顶壁；26B：侧壁(第1侧壁)；26C：固定壁；26D：台阶部；26E：侧壁(第2侧壁)；34：第3汇流条(汇流条)；35a、35b：保持部(第1保持部)；36：扩宽部；37：缺口部；38：第1轴部；39：保持部(第2保持部)；65：圆环状部；66：线状部；71：开关元件；72：连接器；74：接地电极(电极)；75：线圈元件；76：电容器元件。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的逆变器单元进行说明。另外，本发明的范围不限于以下的实施方式，可以在本发明的技术思想的范围内任意地变更。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使实际的构造与各构造中的比例尺或数量等不同。

在以下的说明中，基于将逆变器单元1搭载于位于水平路面上的车辆的情况下的位置关系来限定重力方向而进行说明。另外，在附图中，适当地示出XYZ坐标系来作为三维正交坐标系。在XYZ坐标系中，Z轴方向表示铅垂方向(即上下方向)，+Z方向为上侧(重力方向的相反侧)，-Z方向为下侧(重力方向)。另外，X轴方向是与Z轴方向正交的方向，表示搭载逆变器单元1的车辆的前后方向。Y轴方向是与X轴方向和Z轴方向这两个方向垂直的方向，表示车辆的宽度方向(左右方向)。

以下，根据附图对本发明的例示的一个实施方式的逆变器单元1和具有逆变器单元1的马达单元3进行说明。

图1是逆变器单元1的俯视图。

逆变器单元1配置于马达单元3。马达单元3具有逆变器单元1、马达2以及马达壳体3a。另外，马达单元3可以具有使马达2的旋转减速的减速装置(省略图示)。

本实施方式的马达单元3搭载于混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等以马达作为动力源的车辆，作为它们的动力源来使用。

马达壳体3a的内部设置有对马达2进行收纳的收纳空间。在马达壳体3a的收纳空间中收纳马达2。另外，在马达壳体3a的外周面固定有逆变器单元1。

马达2被从逆变器单元1提供交流电流。马达2通过逆变器单元1而被控制。马达2具有：转子2a，其以沿水平方向延伸的马达轴线J为中心而进行旋转；以及定子2b，其位于转子2a的径向外侧。定子2b的线圈线与逆变器单元1连接。

图2是沿着图1的II-II线的逆变器单元1的剖视示意图。图3是省略了第1罩40和第2罩50的图示的逆变器单元1的俯视图。

逆变器单元1将直流电流转换成交流电流而提供给马达2。如图2所示，逆变器单元1具有：壳体10、控制基板(电路板)21、电源基板22、电容器23、绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，以下称为IGBT)24、第1汇流条31、第2汇流条32、第3汇流条(汇流条)34、第1罩40以及第2罩50。

在壳体10的内部设置有收纳空间13。在收纳空间13中收纳控制基板21、电源基板22、电容器23、IGBT 24、第1汇流条31、第2汇流条32、汇流条保持架33以及第3汇流条34。

收纳空间13被划分成第1收纳室11和第2收纳室12。即，在壳体10中设置有第1收纳室11和第2收纳室12。第1收纳室11和第2收纳室12向外部开口。第1收纳室11和第2收纳室12的开口朝向上侧。即，第1收纳室11和第2收纳室12向相同方向开口。另外，第1收纳室11和第2收纳室12的开口方向与上下方向一致。第1收纳室11和第2收纳室12相互相邻。

控制基板21、电源基板22、电容器23、IGBT 24以及第3汇流条34收纳于第1收纳室11。如图3所示，第1汇流条31和第2汇流条32跨越第1收纳室11和第2收纳室12而被收纳。

壳体10例如由具有导电性的铝合金构成。壳体10是接地的。壳体10具有第1底壁部10a、第2底壁部10b、侧壁部10c以及分隔壁部10d。收纳空间13是被第1底壁部10a、第2底壁部10b以及侧壁部10c包围的空间。

侧壁部10c在从上下方向时观察呈大致矩形的环状。侧壁部10c从水平方向包围收纳空间13。在侧壁部10c的上端面10ca固定有第1罩40和第2罩50。

第1底壁部10a和第2底壁部10b位于侧壁部10c的下端。第1底壁部10a和第2底壁部10b位于收纳空间13的下侧。第1底壁部10a位于第1收纳室11的下侧。第2底壁部10b位于第2收纳室12的下侧。

第2底壁部10b位于比第1底壁部10a靠上侧的位置。因此，第2收纳室12的上下方向的尺寸(沿着开口方向的尺寸)比第1收纳室11的上下方向的尺寸小。另外，第2收纳室12的容积比第1收纳室11的容积小。在第2收纳室12中主要收纳第1汇流条31的一部分和第2汇流条32的一部分。在第2收纳室12内，第1汇流条31和第2汇流条32的板厚方向与上下方向一致。根据本实施方式，使第2收纳室12的上下方向的尺寸比第1收纳室11小，能够使逆变器单元1整体小型化。

分隔壁部10d将收纳空间13划分成第1收纳室11和第2收纳室12。在分隔壁部10d设置有使第1收纳室11和第2收纳室12相互连通的分隔壁开口10da。第1汇流条31和第2汇流条32通过分隔壁开口10da。

如图2所示，控制基板21位于第1收纳室11。控制基板21与马达2连接而对马达2进行控制。例如在马达单元3具有旋转变压器等编码器的情况下，控制基板21根据由编码器测定的马达2的转速而对马达2的转速进行反馈控制。

电源基板22、电容器23以及IGBT 24位于第1收纳室11。电容器23和IGBT 24分别与电源基板22连接。电源基板22、电容器23以及IGBT 24构成逆变器25。逆变器25经由第1汇流条31和第2汇流条32而与外部电源装置9连接。外部电源装置9例如是搭载于车辆的二次电池。逆变器25将从外部电源装置9提供的直流电流转换成交流电流。

如图2所示，第1罩40覆盖第1收纳室11的开口。第1罩40呈板状。第1罩40通过冲压加工而成型。第1罩40的板厚方向与第1收纳室11的开口方向(在本实施方式中为上下方向)一致。

第1罩40具有上表面40a和下表面40b。下表面40b构成第1收纳室11的内侧面的一部分。下表面40b与壳体10的上端面10ca接触。上表面40a是朝向下表面40b的相反侧的面。上表面40a是朝向第1收纳室11的开口方向的面。

如图1所示，第1罩40在周缘部通过多个固定螺钉18固定于壳体10。在第1罩40的周缘部设置有沿板厚方向贯穿第1罩40的多个贯通孔(省略图示)。固定螺钉18***到第1罩40的贯通孔中而螺纹紧固于壳体10。由此，第1罩40固定于壳体10。

在第1罩40的周缘部设置有多个定位孔49。在本实施方式中，在第1罩40设置有两个定位孔49。定位孔49沿板厚方向贯穿第1罩40。在逆变器单元1的组装工序中，在定位孔49中***设置于组装装置(省略图示)的定位销。由此，第1罩40和组装装置相互定位。

如图2所示，第2罩50呈板状。第2罩50通过冲压加工而成型。第2罩50具有罩主体部51、突出部52以及按压部53。

罩主体部51呈板厚方向与上下方向一致的板状。罩主体部51的板厚方向与第2收纳室12的开口方向(在本实施方式中为上下方向)一致。罩主体部51覆盖第2收纳室12的开口。即，第2罩50覆盖第2收纳室12的开口。

罩主体部51具有上表面51a和下表面51b。下表面51b构成第2收纳室12的内侧面的一部分。下表面51b与壳体10的上端面10ca接触。上表面51a是朝向下表面51b的相反侧的面。上表面51a是朝向第2收纳室12的开口方向的面。

如图1所示，罩主体部51在周缘部通过多个固定螺钉18固定于壳体10。在罩主体部51的周缘部设置有沿板厚方向贯穿罩主体部51的多个贯通孔(省略图示)。固定螺钉18***到罩主体部51的贯通孔中而螺纹紧固于壳体10。由此，第2罩50固定于壳体10。如图2所示，第1罩40和第2罩50固定于壳体10的连续的一个面(上端面10ca)。

如图1所示，在罩主体部51的周缘部设置有多个定位孔59。在本实施方式中，在罩主体部51设置有两个定位孔59。定位孔59沿板厚方向贯穿罩主体部51。在逆变器单元1的组装工序中，在定位孔59中***设置于组装装置(省略图示)的定位销。由此，第2罩50和组装装置相互定位。

在进行将布线部30的连接部32a和外部电源装置9的连接端子9b连接的连接工序时，作业人员使第2收纳室12的开口打开。在本实施方式的逆变器单元1分别设置有覆盖第1收纳室11的开口的第1罩40和覆盖第2收纳室12的开口的第2罩50。根据本实施方式，作业人员能够在使第1收纳室11的开口关闭的状态下进行连接工序。因此，在进行连接工序时，能够抑制第1收纳室11内的控制基板21和逆变器25被尘埃等污染。

如图3所示，控制基板21具有开关元件71和连接器72。经由控制部用电源布线73而将控制部用电力提供给连接器72。控制部用电力被提供给开关元件71。

图4是示出控制基板21中的开关元件71和连接器72的接地系统(GND系统)的图案的简易电路图。如图4所示，控制基板21具有第1图案P1和第2图案P2。第1图案P1与开关元件71连接并进行分支而与连接器72连接。第2图案与开关元件71连接并进行分支而与接地电极(电极)74连接。

在第1图案P1中设置有线圈元件75。在第2图案P2中设置有电容器元件76。控制基板21按照来自开关元件71的电流相比于连接器72(第1图案P1)更容易流向接地电极74(第2图案P2)的方式来决定线圈元件75的阻抗和电容器元件76的电容。具体而言，控制基板21例如通过增大线圈元件75的阻抗、增大电容器元件76的电容，使来自开关元件71的电流相比于连接器72更容易流向接地电极74。

因此，因开关元件71的开关动作而产生的共模噪声相比于连接器72更容易流向接地电极74。因此，在本实施方式的逆变器单元1中，能够抑制因开关动作而产生的共模噪声通过控制部用电源而放射/传导至外部。

图5是控制基板21中的接地电极74周边的剖视图。

如图5所示，接地电极74设置于控制基板21的下表面。接地电极74与位于电容器23的树脂制的电容器罩26的上侧的第3汇流条34连接。第3汇流条34位于设置于罩26的顶壁26A(详细内容在后面说明)的支承部61的上表面。

支承部61呈沿上下方向延伸的圆筒形状。支承部61具有沿上下方向贯通的贯通孔61a。金属制的圆筒部件62位于贯通孔61a。圆筒部件62固定于支承部61。圆筒部件62具有沿上下方向延伸的内螺纹部。电容器罩26和圆筒部件62例如通过双色成型而一体化。控制基板21通过固定部件27的外螺纹部从上侧螺纹紧固于圆筒部件62的内螺纹部，从而与第3汇流条34一起以被支承部61的上表面从下方支承的状态被固定。通过将固定部件27和圆筒部件62螺纹紧固，能够将第3汇流条34和接地电极74牢固地连接。

图6是电容器罩26的俯视图。如图2和图6所示，电容器罩26具有顶壁26A、侧壁(第1侧壁)26B以及固定壁26C。顶壁26A位于上侧，与控制基板21对置。侧壁26B从顶壁部26A的缘部向下方延伸。固定壁26C从侧壁26B向外侧突出。

上述支承部61在顶壁部26A设置有多个(在图6中为9个)。除了固定上述第3汇流条34的支承部61以外的其他支承部61未固定有第3汇流条34而与上述同样地通过将固定部件27和圆筒部件62螺纹紧固，能够以被支承部61的上表面从下方支承的状态将控制基板21固定。

图7是固定有第3汇流条34的电容器罩26的局部立体图。电容器罩26相对于第3汇流条34和固定壁26C所处的部位在侧壁26B的下端设置有台阶部26D。台阶部26D朝向壳体10的内侧面而向+Y侧突出。在台阶部26的缘部设置有向下方延伸的侧壁(第2侧壁)26E。固定壁26C从侧壁26E的下端向+Y侧延伸。

第3汇流条34具有第1部分34a、第2部分34b、第3部分34c、第4部分34d、第5部分34e、第6部分34f以及第7部分34g。第1部分34a在支承部61与控制基板21之间被固定。第1部分34a具有设置有沿Z方向贯通的贯通孔的圆环状部。第2部分34b从第1部分34a的+Y侧端部朝向顶壁26A而向下方延伸。

第3部分34c从第2部分34b的下端沿着顶壁26A而向Y方向延伸。第3部分34c具有比第2部分34b和第4部分34d的宽度(X方向的长度)宽的扩宽部36。扩宽部36在宽度方向(X方向)的两侧分别具有缺口部37。缺口部37在俯视时呈随着朝向宽度方向外侧而扩展的V字状。

第4部分34d从第3部分34c的+Y侧端部沿着侧壁26B而向下方延伸。第5部分34e从第4部分34d的下端沿着台阶部26D而沿Y方向延伸。第6部分34f从第5部分34e的+Y侧的端部沿着第2侧壁26E而向下方延伸。第7部分34g从第6部分34f的下端沿着固定壁26C而向+Y侧延伸。第7部分34g具有：圆环状部65，其设置有沿Z方向贯通的贯通孔；以及线状的线状部66，其从圆环状部65向-X侧延伸。

如图5所示，比第1部分34a的圆环状部靠-Y侧的前端向-Z侧屈曲。向-Z侧屈曲的第1部分34a的前端***到在支承部61的上表面开口且沿Z方向延伸的凹陷部61b。第1部分34a的前端***到凹陷部61b中，由此能够防止第1部分34a在沿着XY平面的方向上的位置偏移。在使固定部件27绕与Z轴平行的轴旋转而螺纹紧固于圆筒部件62时，第1部分34a的前端***到凹陷部61b中，由此能够抑制第1部分34a绕与Z轴平行的轴旋转。

如图6和图7所示，顶壁26A具有一对保持部(第1保持部)35a、35b和第1轴部38。

一对保持部35a、35b向+Z侧突出。一对保持部35a、35b设置于第3部分34c的宽度方向两侧。一对保持部35a、35b在第3部分34c的Y方向上，在扩宽部36的位置处，相互之间的距离变大。一对保持部35a、35b位于第3部分34c的宽度方向两侧，由此能够在X方向上保持第3部分34c。

一对保持部35a、35b中的远离顶壁26A的+X侧的缘部的保持部35b延伸至侧壁26B，与此相对，靠近顶壁26A的+X侧的缘部的保持部35a在Y方向上延伸至与侧壁26B分开的位置。即，保持部35a比保持部35b短。

保持部35a延伸至与侧壁26B分开的位置而比保持部35b短，因此也能够从保持部35a的+Y侧端部与侧壁26B之间的间隙向+X侧引出第3汇流条34的第4部分34d～第7部分34g。

第1轴部38从顶壁26A向+Z侧突出。第1轴部38呈圆柱状。向+Z侧突出的第1轴部38软压入第3汇流条34的缺口部37。第1轴部38软压入缺口部37，由此能够抑制第3汇流条34的第3部分34c的脱落或位置偏移。

如图6所示，侧壁26E具有一对保持部(第2保持部)39。保持部39沿Z方向延伸。保持部39位于第3汇流条34中的第4部分34d的宽度方向两侧，在宽度方向上保持第4部分34d。通过一对保持部39在宽度方向上保持第4部分34d，能够抑制第4部分34d的X方向的位置偏移。

图8是电容器罩26中的固定壁26C周边的剖视图。

如图8所示，固定壁26C被壳体10从下侧支承。固定壁26C具有沿上下方向贯通的贯通孔81。贯通孔81与第3汇流条34中的第7部分34g的贯通孔是同轴的。在壳体10上设置有与固定壁26C的贯通孔81同轴且向上侧开口的内螺纹部。金属制的圆筒部件82位于贯通孔81中。圆筒部件82固定于固定壁26C。圆筒部件82具有沿上下方向贯通的贯通孔。固定壁26C和圆筒部件82例如通过双色成型而一体化。

第3汇流条34中的第7部分34g和固定壁26C通过具有导电性的金属制的固定部件28固定于壳体10。第7部分34g以与固定部件28和圆筒部件82接触的状态被固定于壳体10。固定部件28绕沿上下方向延伸的中心轴线旋转而使***到第7部分34g的贯通孔和圆筒部件82的贯通孔的外螺纹部与壳体10的内螺纹部螺纹紧固，由此将第7部分34g和固定壁26C固定于壳体10。

通过固定部件28固定于壳体10的第7部分34g经由固定部件28和圆筒部件82而与壳体10电连接。因此，能够将与第3汇流条34中的第1部分34a连接的接地电极74和与第3汇流条34中的第7部分34g电连接的壳体10通过第3汇流条34电连接。通过将接地的壳体10和接地电极74电连接，能够使因开关元件71的开关动作而产生的共模噪声经由第2图案P2、接地电极74以及第3汇流条34而流向壳体10。

如图7所示，第7部分34g的线状部66的前端像图8所示那样向-Z侧屈曲。向-Z侧屈曲的第7部分34g的前端***到在固定壁26C的上表面开口且沿Z方向延伸的凹陷部83中。第7部分34g的前端***到凹陷部83中，由此能够防止第7部分34g在沿着XY平面的方向上的位置偏移。在使固定部件28绕与Z轴平行的轴旋转而螺纹紧固于壳体10时，第7部分34g的前端***到凹陷部83中，由此能够抑制第7部分34g绕与Z轴平行的轴旋转。

固定壁26C具有一对第2轴部68。第2轴部68向+Z侧突出。第2轴部68呈圆柱状。第2轴部68在线状部66的宽度方向的两侧保持线状部66。第2轴部68相对于线状部66配置于在进行螺纹紧固时以固定部件28旋转的中心轴线为中心的周向的两侧。

第7部分34g的线状部66具有以第2轴部68的轴心为中心的圆弧形状的缺口部69。线状部66在缺口部69处保持于第2轴部68。

第2轴部68位于以固定部件28旋转的中心轴线为中心的周向的两侧而保持线状部66，因此在使固定部件28旋转而螺纹紧固于壳体10时，能够抑制线状部66以中心轴线为中心进行旋转。

如以上所说明的那样，在本实施方式的逆变器单元1中，即使因开关动作产生共模噪声，也经由第2图案P2、接地电极74以及第3汇流条34而释放到壳体10，因此能够抑制经由连接器72而通过控制部用电源放射/传导到外部。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明当然不限于该例子。在上述例子中示出的各结构部件的各形状或组合等只是一例，可以在不脱离本发明的主旨的范围内根据设计要求等进行各种变更。另外，本发明不会被实施方式限定。例如在上述实施方式中，作为马达单元3的用途，举出车辆的动力源作为例子，但马达单元的用途并不限于此。

另外，在上述实施方式中，例示了在第1图案P1设置有线圈元件75、在第2图案P2设置有电容器元件76的结构，但不限于该结构，只要来自开关元件的电流容易流向接地电极74，则可以为其他结构。