电容器单元和逆变器装置的制作方法

1.本实用新型涉及电容器单元和逆变器装置。


背景技术：

2.在电动汽车(ev)中，由于将大电流输入驱动用马达，因此逆变器装置的高频噪声(emc)也增大。因此，通常在导电部附近设置铁氧体磁芯作为emc对策。
3.但是，近年来期望逆变器装置的小型化和ev驱动用马达周边的必要部件数量的削减。因此，需要在将铁氧体磁芯安装于逆变器装置的位置上下工夫。
4.例如，在专利文献1中公开了对陶瓷电容器、熔丝以及铁氧体磁芯进行树脂密封而得的微型片状电容器。
5.专利文献1：日本特开平1
‑
273307号公报


技术实现要素：

6.若将大电流输入驱动用马达，需要为了emc对策而配置磁芯。另一方面，期望逆变器装置的小型化等。鉴于上述情况，本实用新型的目的之一是提供整体小型化并且能够高效地进行emc对策的电容器单元以及搭载有该电容器单元的逆变器装置。
7.本技术的例示的实用新型是一种电容器单元，其具有使来自电源的电流的电压平滑的功能，其特征在于，该电容器单元具有包含磁性材料的磁芯、第1电容器、第2电容器以及收纳所述磁芯、所述第1电容器、所述第2电容器的壳体，所述磁芯、所述第1电容器以及所述第2电容器以在所述壳体的第1方向上不互相重叠的方式配置于所述壳体内。
8.另外，本技术的其他的例示的实用新型是一种逆变器装置，其特征在于，该逆变器装置搭载有上述电容器单元。
9.根据本技术的例示的实用新型，能够提供整体小型化并且能够高效地进行emc对策的电容器单元以及搭载有该电容器单元的逆变器装置。
附图说明
10.图1是搭载了本实用新型的逆变器装置的车辆的概略结构图。
11.图2是示出本实用新型的电容器单元的立体图。
12.图3是示出图2所示的电容器单元的内部配置的俯视图。
13.图4是示出图2所示的电容器单元的内部配置的立体图。
14.图5是示出构成图2所示的电容器单元的构成部件的连接状态的图。
15.标号说明
16.3：控制部；5a、5b：车轮；6：减速器；7：差动齿轮；8：驱动轴；10：逆变器控制装置；11：逆变器控制部；12：功率模块控制部；13：功率模块单元；14：电容器单元；141：磁芯；1410：贯通孔；141a、141b：半体；142：第1电容器；1421：单体电容器；143a、143b：第2电容器；144a：第1汇流条；144b：第2汇流条；1441：屈曲部；149：壳体；15：电动马达；20：逆变器部；
bt：电池。
具体实施方式
17.以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。
18.图1是搭载了本实用新型的逆变器装置的车辆的概略结构图，图2是示出本实用新型的电容器单元的立体图，图3是示出图2所示的电容器单元的内部配置的俯视图，图4是示出图2所示的电容器单元的内部配置的立体图，图5是示出构成图2所示的电容器单元的构成部件的连接状态的图。
19.在图2～图4中，规定x轴、与x轴垂直的y轴、与x轴以及y轴垂直的z轴而进行说明。另外，在本实施方式中，z轴方向相当于“第1方向”、x轴方向相当于“第2方向”。
20.在图1中，电动马达15例如是三相交流马达，是车辆的驱动力源。电动马达15的旋转轴与减速器6以及差动齿轮7连结。由此，电动马达15的驱动力(扭矩)经由这些减速器6、差动齿轮7、传动轴(驱动轴)8而传递至一对车轮5a、5b。
21.逆变器控制装置10的逆变器部(逆变器装置)20具有：功率模块单元13，其将驱动电力提供给电动马达15；功率模块控制部12，其向功率模块单元13输出驱动信号；逆变器控制部11，其向功率模块控制部12输出控制信号；以及平滑用的电容器单元14。
22.逆变器部20通过管理车辆整体的控制的控制部3发出的控制信号而被控制。逆变器部20通过搭载有本实用新型的电容器单元(参照后述)，能够使逆变器装置的整体变小，另外，能够容易地进行其组装作业。
23.功率模块单元13具有按照u相、v相、w相每相连接2个功率开关元件(上臂的功率开关元件和下臂的功率开关元件)共计连接6个功率开关元件而成的桥电路(电力转换电路)。
24.另外，作为功率开关元件，例如列举了igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)、mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
25.功率模块单元13根据来自功率模块控制部12的驱动信号(pwm控制信号)切换功率开关元件的开/关。由此，将来自电池(电源)bt的直流电转换为交流电(三相交流电)来驱动电动马达15。
26.电池bt是作为车辆的动力源的电能的提供方，例如由多个二次电池构成。
27.在逆变器部20中，在逆变器部20与电池bt的连接部上配置有电容器单元14。电容器单元14连接在高电位线(正极电位b+)与低电位线(负极电位b
‑
(gnd))之间。该电容器单元14具有使来自电池bt的输入电压平滑的功能，具有大容量的平滑电容器(薄膜电容器)。
28.如图2和图3所示，电容器单元14具有包含磁性材料的磁芯141、第1电容器142、第2电容器143a、143b以及收纳它们的壳体149。
29.这里，作为磁性材料，例如列举了铁氧体、磁铁矿、赤铁矿等。
30.另外，壳体149例如能够通过铝合金压铸而成型。
31.如图5所示，第1电容器142经由功率模块单元13而与电动马达15电连接。
32.该第1电容器142经由构成高电位线的一部分的第1汇流条144a以及构成低电位线的一部分的第2汇流条144b而与电池bt电连接。即，第1电容器142电连接在电池bt的相间，主要具有使来自电池bt的电流的电压平滑的功能。
33.第2电容器143a、143b配置于比第1电容器142靠电池bt侧的位置。各第2电容器143a、143b电连接在电池bt与机架地线之间，主要具有使电磁噪声逃逸至机架地线而进行emc对策的功能。第2电容器143a、143b与第1电容器142并联连接。另外，第2电容器143a、143b只要与第1电容器142并联连接即可，不需要配置于比第1电容器142靠电池bt侧的位置。
34.在本实施方式中，第2电容器143a是经由汇流条144a而与电池bt的输出端子连接的输出侧电容器，第2电容器143b是经由汇流条144b而与电池bt的输入端子连接的输入侧电容器。
35.根据以上的结构，1个电容器单元14能够承担电压的平滑和emc对策2种功能。特别是在本实施方式中，通过配置2个第2电容器143a、143b，能够更高效地进行emc对策。
36.磁芯141以覆盖各汇流条144a、144b的方式配置。根据该结构，能够更高效地进行emc对策。
37.并且，在本实用新型中，磁芯141、第1电容器142以及第2电容器143a、143b以在壳体149的z轴方向(深度方向)上互不重叠的方式配置于壳体149内(x轴和y轴所规定的xy平面上)。由此，能够在z轴方向上减小电容器单元14整体的尺寸，并且能够高效地进行emc对策。另外，磁芯141、第1电容器142以及第2电容器143a、143b的位置关系不限定于此，只要在z轴方向上互不重叠，也可以脱离与xy平面平行的关系。
38.另外，将电池bt与第1电容器142以及第2电容器143a、143b电连接的第1汇流条144a以及第2汇流条144b也被收纳于壳体149内。根据该结构，与各汇流条144a、144b配置于电容器单元14的外部的情况相比，能够减小壳体149内的磁芯141与各汇流条144a、144b相隔的距离，因此能够高效地进行emc对策。
39.另外，第1汇流条(一个汇流条)144a将电池bt的输出端子(高电位侧的端子)与第1电容器142以及第2电容器143a电连接。另外，第2汇流条(另一个汇流条)144b将电池bt的输入端子(低电位侧的端子)与第1电容器142以及第2电容器143b电连接。
40.在本实施方式中，第1电容器142具有互相并联连接的多个单体电容器(薄膜电容器)1421。由此，能够增大第1电容器142的静电容量。
41.另外，多个单体电容器1421在z轴方向上互不重叠地配置。由此，与多个单体电容器1421在z轴方向上互相重叠的情况相比，第1电容器142甚至作为电容器单元14整体都能够减小z轴方向的尺寸。即，电容器单元14能够扁平化。
42.另外，第1电容器142的体积比磁芯141的体积、第2电容器143a、143b的体积、第1汇流条144a以及第2汇流条144b的体积大。在壳体149内，不大幅超过第1电容器142的z轴方向的尺寸并且将xy平面上的面积抑制在最小限度而配置第2电容器143a、143b、第1汇流条144a以及第2汇流条144b。根据该结构，能够以第1电容器142为基准将体积的增大在xyz方向中的任意方向上都抑制在最小限度，能够实现电容器单元14整体的小型化。
43.具体而言，如图3所示，壳体149内的上侧的空间配置有第1电容器142，下侧剩余的空间从左侧起按顺序配置有磁芯141、第2电容器143a以及第2电容器143b。
44.即，第1电容器142以在x轴方向上不与磁芯141以及第2电容器143a、143b重叠的方式配置。即，磁芯141以及第2电容器143a、143b相对于第1电容器142在y轴方向的正侧相邻(在y轴方向上错开)而配置。另外，磁芯141和2个第2电容器143a、143b沿x轴方向排列而配
置。
45.另外，第1汇流条144a以及第2汇流条144b在重叠的状态下在壳体149内的下侧的空间中，以它们的长边方向沿着x轴方向并且在z轴方向上与磁芯141、第2电容器143a以及第2电容器143b重叠的方式配置。
46.通过该结构，使磁芯141以及第2电容器143a、143b的整体的尺寸和2个汇流条144a、144b的尺寸在z轴方向以及y轴方向上分别不会大幅变化，并且使2个汇流条144a、144b穿过磁芯141的贯通孔1410，从而能够在狭小空间内进行emc对策。
47.沿正面观察时，磁芯141呈正方形的筒状，其贯通孔1410的轴向沿x轴方向而配置。另外，沿正面观察指从贯通孔1410的轴向观察磁芯141的状态。这里，“a沿x轴方向”是指如下的概念：不仅仅是“a”的长边方向与“x轴方向”平行的情况，还包含稍微倾斜的情况。
48.与使磁芯141以将其贯通孔1410的轴向作为z轴方向而配置的情况相比，电容器单元14的尺寸在z轴方向(高度方向)上不容易变大。即，有助于电容器单元14的扁平化。
49.在本实施方式中，磁芯141由上侧的半体141a和下侧的半体141b这2个部件组合成的组合体构成。根据该结构，电容器单元14的组装变得更容易。另外，磁芯141也可以由3个以上的部件构成。
50.另外，第1汇流条144a以及第2汇流条144b的一端侧的部分(图中左侧的部分)穿过磁芯141的贯通孔。由此，能够进一步提高emc对策的效果。
51.另一方面，第1汇流条144a以及第2汇流条144b的另一端侧的部分(图中右侧的部分)以在z轴方向上与第2电容器143a、143b重叠的方式配置。各汇流条144a、144b通常呈薄长板状，因此，以在z轴方向上与其它部件重叠的方式配置，能够使电容器单元14的尺寸进一步小型化(在x轴方向上减小)。
52.特别是在本实施方式中，第1汇流条144a以及第2汇流条144b分别具有在磁芯141与第2电容器143a之间(长边方向的途中)向z轴方向屈曲的屈曲部1441。
53.根据该结构，各汇流条144a、144b的一端侧穿过磁芯141的贯通孔，另一端侧在第2电容器143a、143b的z轴方向的上侧重叠。因此，能够避开各部件而配置各汇流条144a、144b，能够有效利用壳体149内的残存的狭窄空间(狭小的死区)。因此，有助于作为电容器单元14整体的小型化。
54.另外，也可以将x轴方向作为磁芯141的贯通孔1410的轴向。由此，长边方向沿x轴方向配置的各汇流条144a、144b容易顺畅地穿过贯通孔1410，电容器单元14的z轴方向的尺寸也不容易变大。另外，通过将磁芯141以及第2电容器143a、143b沿磁芯141的轴向配置，有助于电容器单元14整体的小型化。
55.以上，根据优选的实施方式对本实用新型的电容器单元以及逆变器装置进行了说明，但是本实用新型不被此限定。
56.例如，磁芯141与第2电容器143a、143b的位置关系也可以左右逆转。另外，1个第2电容器143a、143b之间也可以配置磁芯141。
57.另外，沿正面观察磁芯141的形状不限于正方形，也可以是长方形、三角形、五边形、六边形、圆筒状、椭圆形等。并且，磁芯141的形状不限于筒状，也可以是板状，还可以是棒状。
58.另外，提供给逆变器装置的电流不限于交流，也可以是直流。