(57)【要約】【課題】コンデンサユニットの大型化を抑制しつつ、放電抵抗を充填部材の外側で支持することができる技術を提供する。【解決手段】  コンデンサユニット１０は、平滑化コンデンサ６と、平滑化コンデンサ６を収容しているケース１１と、ケース１１内の平滑化コンデンサ６の周囲空間に充填されている充填部材１４と、充填部材１４内で平滑化コンデンサ６に電気的に接続されており、充填部材１４内から充填部材１４外に突出している一対の脚部１６ｂと、充填部材１４から露出しており一対の脚部１６ｂに支持されている板部１６ａと、を有するリードフレーム１６と、板部１６ａに支持されており、リードフレーム１６に電気的に接続されている抵抗素子１８ａと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサと、
前記コンデンサを収容しているケースと、
前記ケース内の前記コンデンサの周囲空間に充填されている充填部材と、
前記充填部材内で前記コンデンサに電気的に接続されており、前記充填部材内から前記充填部材外に突出している一対の脚部と、前記充填部材から露出しており前記一対の脚部に支持されている板部と、を有するリードフレームと、
前記板部に支持されており、前記リードフレームに電気的に接続されている抵抗素子と、を備えるコンデンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ケースに収容されるコンデンサを有するコンデンサユニットに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
引用文献１に、コンデンサがケース内に収容され、コンデンサの周囲空間に樹脂が充填されているコンデンサユニットが開示されている。このコンデンサユニットは、コンデンサを収容するケースの側面に取り付けられた外装ケースに収容さている放電抵抗を有する。放電抵抗は、コンデンサの端子から延びるリード線を介してコンデンサに電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１１１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術では、放電抵抗を支持するために、コンデンサを収容するケースの外側に放電抵抗を収容するための外装ケースが取り付けられている。この構成では、コンデンサユニットが大型化する。
【０００５】
本明細書では、コンデンサユニットの大型化を抑制しつつ、放電抵抗を充填部材の外側で支持することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は、コンデンサユニットに関する。コンデンサユニットは、コンデンサと、コンデンサを収容しているケースと、ケース内のコンデンサの周囲空間に充填されている充填部材と、充填部材内でコンデンサに電気的に接続されており、充填部材内から充填部材外に突出している一対の脚部と、充填部材から露出しており一対の脚部に支持されている板部と、を有するリードフレームと、板部に支持されており、リードフレームに電気的に接続されている抵抗素子と、を備える。
【０００７】
上記のコンデンサユニットでは、充填部材から突出するリードフレームによって、抵抗素子を充填部材から露出させた状態で支持することができる。リードフレームは、一対の脚部が充填部材に埋まっている。このため、充填部材によってリードフレームを安定的に支持することができる。これにより、抵抗素子のためのケースを別途配置せずに済むためコンデンサユニットの大型化を抑制することができ、抵抗素子を充填部材の外側で安定的に支持することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の電力変換装置を含む自動車の電力系のブロック図である。
【図２】実施例のコンデンサユニットの斜視図である。
【図３】図２のIII-III断面を示す断面図である。
【図４】図２のIV-IV断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に電力変換装置２を含む自動車１００の電力系のブロック図を示す。自動車１００は、２個のモータ８３ａ、８３ｂと、２セットのインバータ回路１３ａ、１３ｂを備える。なお、２個のモータ８３ａ、８３ｂの出力は、動力分配機構８５で合成／分配されて車軸８６（即ち駆動輪）へと伝達される。即ち、自動車１００は、２個のモータ８３ａ、８３ｂによって駆動される。なお、自動車１００は、モータ以外に駆動用のエンジンを有していてもよい。
【００１１】
電力変換装置２は、システムメインリレー８２を介してバッテリ８１と接続されている。電力変換装置２は、バッテリ８１の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路１２と、昇圧後の直流電力を交流電力に変換する２セットのインバータ回路１３ａ、１３ｂを含む。
【００１２】
電圧コンバータ回路１２は、２個のスイッチング素子Ｔ７、Ｔ８の直列回路と、一端がその直列回路の中点に接続されており他端が入力側（バッテリ８１側）の高電位端子に接続されているリアクトル７と、入力側の高電位端子と低電位端子の間に接続されているフィルタコンデンサ５、及び、各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードで構成されている。スイッチング素子Ｔ７、Ｔ８の直列回路は、高電位側Ｐの電極と接続されている端子と、低電位側Ｎの電極と接続されている端子を有する。
【００１３】
電圧コンバータ回路１２は、バッテリ８１の電圧を昇圧してインバータ回路１３ａ（１３ｂ）へ供給する動作（昇圧動作）と、インバータ回路１３ａ（１３ｂ）側から入力される直流電力を降圧してバッテリ８１へ供給する動作（降圧動作）の双方を行うことができる。図１の電圧コンバータ回路はよく知られているので詳細な説明は省略する。
【００１４】
インバータ回路１３ａは、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している（Ｔ１とＴ４、Ｔ２とＴ５、Ｔ３とＴ６）。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。図１では、２個のスイッチング素子と各スイッチング素子のダイオードのセットごとに破線で囲っている。３セットの直列回路の高電位側は電圧コンバータ回路１２の高電位側Ｐの出力端に接続されており、３セットの直列回路の低電位側Ｎは電圧コンバータ回路１２の低電位側の出力端に接続されている。３セットの直列回路の中点から３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が出力される。
【００１５】
インバータ回路１３ｂの構成はインバータ回路１３ａと同じであるため、図１では具体的な回路の図示を省略し、インバータ回路１３ａと同様に２個のスイッチング素子の直列回路と各スイッチング素子のダイオードのセットを破線で示す。インバータ回路１３ｂもインバータ回路１３ａと同様に、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している。
【００１６】
スイッチング素子Ｔ１−Ｔ８は、トランジスタであり、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、他のトランジスタ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよく、あるいは、他のタイプのスイッチング素子であってもよい。また、ここでいうスイッチング素子は、大電流の電力を変換することに用いられるものであり、パワー半導体素子と呼ばれることもある。
【００１７】
インバータ回路１３ａ、１３ｂの入力端にコンデンサユニット１０が並列に接続されている。コンデンサユニット１０は、別言すれば、電圧コンバータ回路１２の出力端に並列に接続されている。コンデンサユニット１０では、平滑化コンデンサ６（以下では単に「コンデンサ６」と呼ぶ）と放電抵抗１８とが並列に接続されている。コンデンサ６は、電圧コンバータ回路１２の出力電流に重畳しているノイズ（スイッチング動作に伴う電流の脈動）を除去する。放電抵抗１８は、コンデンサ６に蓄えられた電荷を放電する際に用いられる。放電抵抗１８は、コンデンサ６に常時並列に接続されている。この構成では、コンデンサ６に電圧が印加されない状態（例えば車両が停止している状態）では、コンデンサ６は、放電抵抗１８によって放電される。
【００１８】
次いで、コンデンサユニット１０の構造を説明する。図２に示すように、コンデンサユニット１０は、ケース１１と、充填部材１４と、複数個のリードフレーム１６と、複数個の放電抵抗１８と、を備える。
【００１９】
ケース１１は、樹脂製の直方体形状を有する。ケース１１の上端は開放されている。図３、図４に示すように、ケース１１は、コンデンサ６を収容している。コンデンサ６は、典型的には、金属化フィルムを丸角柱状に捲回したフィルムコンデンサである。「丸角柱状に捲回」とは、金属化フィルムの捲回軸の方向から見た場合のコンデンサ６の形状、又は、金属化フィルムの捲回軸に直交する面でコンデンサ６を切断した断面形状が、角丸矩形になるように金属化フィルムを捲回することを意味する。金属化フィルムは、例えば、帯状の絶縁フィルムの片面にアルミニウムなどの金属を蒸着したものである。典型的には、これを２枚、重ね合わせてロール状に所定の回数巻き付けてコンデンサ６の本体部を形成する。本体部には、２枚の金属化フィルムの夫々に電気的に接続される接続端子６ａ、６ｂが設けられており、これらの端子６ａ、６ｂがコンデンサ６の電極として機能する。
【００２０】
コンデンサ６とケース１１の側面との間には、隙間が存在する。コンデンサ６とケース１１の側面との隙間には、モールド用樹脂材の充填部材１４が充填されている。さらに、コンデンサ６の上方に充填部材１４が充填されている。これにより、コンデンサ６の周囲空間に充填部材１４が充填され、コンデンサ６が充填部材１４で封止されている。
【００２１】
接続端子６ａ、６ｂのそれぞれには、複数個のリードフレーム１６のうちの異なるリードフレーム１６が電気的に接続されている。複数個のリードフレーム１６は、コンデンサ６の上方に配置されている。複数個のリードフレーム１６は、Ｙ軸方向に等間隔に配置されている。各リードフレーム１６は、細長い矩形平板形状の両端を屈曲させて作成されている。各リードフレーム１６は、一対の脚部１６ｂと、平板部１６ａとを有する。一対の脚部１６ｂのそれぞれでは、脚部１６ｂの下端がＸ軸方向に平行に延びており、充填部材１４に埋まっている。脚部１６ｂは、下端のＸ軸方向の一方の端で屈曲されてＺ軸方向に延びて、充填部材１４から上方に突出している。一対の脚部１６ｂの間には、平板部１６ａが橋渡しされることによって一対の脚部１６ｂに支持されている。平板部１６ａは、ＸＹ平面に平行に配置されている。
【００２２】
図３に示すように、複数個のリードフレーム１６のうち、Ｙ軸方向の一方の端に位置するリードフレーム１６の脚部１６ｂには、コンデンサ６の接続端子６ａが接続されている。また、図４に示すように、複数個のリードフレーム１６のうち、Ｙ軸方向の他方の端に位置するリードフレーム１６の脚部１６ｂには、コンデンサ６の接続端子６ｂが接続されている。複数個のリードフレーム１６のうち、Ｙ軸方向の両端を除くリードフレーム１６の脚部１６ｂは、コンデンサ６の接続端子６ａ、６ｂと直接的に接続されていない。
【００２３】
複数個のリードフレーム１６のうち、Ｙ軸方向の両端を除くリードフレーム１６のそれぞれの平板部１６ａには、Ｘ軸方向に平行に延びる開口部１６ｃが配置されている。開口部１６ｃは、平板部１６ａをＺ軸方向に貫通している。
【００２４】
Ｙ軸方向に隣り合う２個のリードフレーム１６の平板部１６ａの間には、複数個（本実施例では４個）の抵抗素子１８ａが配置されている。各抵抗素子１８ａは、２個のリードフレーム１６の平板部１６ａに載置され、橋渡しされている。抵抗素子１８ａは、角形のチップ抵抗器である。複数個の抵抗素子１８ａによって、放電抵抗１８が構成されている。Ｙ軸方向の両端のリードフレーム１６は、それぞれ接続端子６ａ、６ｂを介して直接的にコンデンサ６に接続され、Ｙ軸方向の両端を除くリードフレーム１６は、抵抗素子１８ａを介してＹ軸方向の両端のリードフレーム１６に電気的に接続されることによって、コンデンサ６と電気的に接続されている。
【００２５】
コンデンサユニット１０では、リードフレーム１６の一対の脚部１６ｂの下端部が、充填部材１４に埋められている。このため、コンデンサ６にリードフレーム１６を固定することができる。また、脚部１６ｂは、充填部材１４内で屈曲され、Ｘ軸方向に延びている。この構成によれば、脚部１６ｂがＺ軸方向に移動して充填部材１４から抜け落ちることを防止することができる。この結果、放電抵抗１８及びリードフレーム１６を支持するための専用のケース等の部材を配置せずに済む。
【００２６】
また、リードフレーム１６の一対の脚部１６ｂを充填部材１４から突出させ、充填部材１４から露出した位置に抵抗素子１８ａを載置する平板部１６ａを配置している。これにより、抵抗素子１８ａの熱がコンデンサ６に伝わることを抑制することができる。
【００２７】
また、リードフレーム１６に抵抗素子１８ａを載置することによって、プリント基板を用いずに、放電抵抗１８を配置することができる。
【００２８】
さらに、リードフレーム１６の平板部１６ａに開口部１６ｃを配置することによって、リードフレーム１６が抵抗素子１８ａの熱による膨張を吸収することができる。これにより、リードフレーム１６が抵抗素子１８ａの熱によって変形することを抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３０】
例えば、コンデンサユニット１０は、コンデンサ６と放電抵抗１８との間に接続されるスイッチを有していてもよい。スイッチは、コンデンサ６に蓄えられた電荷を放電する際にコンデンサ６と放電抵抗１８とを非接続状態から接続状態に移行してもよい。
【００３１】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３２】
２          ：電力変換装置
６          ：平滑化コンデンサ
６ａ        ：接続端子
６ｂ        ：接続端子
１０        ：コンデンサユニット
１１        ：ケース
１４        ：充填部材
１６        ：リードフレーム
１６ａ      ：平板部
１６ｂ      ：脚部
１６ｃ      ：開口部
１８        ：放電抵抗
１８ａ      ：抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017098325.tif 000006