CN106663677B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

电力变换装置具备:基体导体;电放热部件,设置于该基体导体;平板型的噪声去除电容器,隔着绝缘体而交替地层叠多个第1电极和第2电极,在一个面,最外层的第1电极露出,在另一个面,最外层的第2电极露出;以及板状的中继导体,从电放热部件经由噪声去除电容器电连接于其它部件,在所述电力变换装置中,在噪声去除电容器中,最外层的第2电极面接合于基体导体的设置有电放热部件的一侧的面而粘接于基体导体,并且最外层的第1电极与中继导体面接合。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及具备噪声去除用的电容器的电力变换装置。
背景技术
以降低与半导体模块的开关动作相伴地产生的噪声为目的,有时在最靠近半导体模块处用噪声去除电容器连接半导体模块的端子与兼作散热器的基体导体之间。特别是,在作为半导体元件使用SiC元件的情况下,一般半导体模块产生的噪声增加,所以为了不使噪声传导到半导体模块外部,在最靠近半导体模块处降低噪声的必要性变高。
在专利文献1中,记载了如下情况:通过在半导体模块内部搭载滤波电容器,连接于兼作散热器的基体,能够去除噪声。在专利文献2中,记载了如下情况:延伸设置搭载半导体模块的接地导体,在正极导体与接地导体之间夹着第1绝缘体,在负极导体与接地导体之间夹着第2绝缘体,从而能够形成Y电容器,去除噪声。
另外,以通过半导体模块的放热来抑制连接于半导体模块的平滑电容器的温度上升为目的,有时使半导体模块端子与散热器热接触。通常半导体模块以不超过Si元件的耐热温度150℃左右的条件被热设计,但在作为半导体元件使用SiC元件的情况下,有时半导体模块以成为200℃以上的高温的条件被热设计。平滑电容器的温度最高为125℃左右,所以即使半导体模块的热设计成立,也存在热从半导体模块传导到平滑电容器,平滑电容器的温度超过上限温度的问题,充分地冷却半导体模块与平滑电容器的连接部分的必要性变高。在专利文献3中,记载了如下情况:通过隔着绝缘体而将半导体模块端子与平滑电容器端子的连接部固定于冷却器,能够抑制平滑电容器的温度上升。
专利文献1:日本特开2008-4953号公报
专利文献2:日本特开2013-219919号公报
专利文献3:日本特开2010-252460号公报
发明内容
在专利文献1所记载的电力变换装置中,滤波电容器被载置在兼作散热器的基体上,但如专利文献1的附图所记载那样,滤波电容器与半导体模块内部的引线框架之间通常用铝线等引线连接,所以存在由于引线的电感而滤波电容器的噪声去除性能下降的问题。另外,通常铝线的热阻比引线框架的热阻高,所以无法将引线框架的热散热到基体,而需要另外设置引线框架用的散热材料,存在装置大型化的问题。
在专利文献2所记载的电力变换装置中,在连接于模块的正极导体以及负极导体与搭载模块的接地导体之间夹着绝缘体,从而形成无引线的电容器,防止引线的电感所致的噪声去除性能的下降,但如果为了得到充分的噪声去除性能而想要增加电容器容量,则需要延伸设置正极导体、负极导体、接地导体,所以装置大型化。另外,未考虑正极导体以及负极导体的冷却,所以需要另外设置正极导体以及负极导体用的散热材料,存在装置更大型化的问题。
在专利文献3所记载的电力变换装置中,为了使来自半导体模块的热散热,而成为隔着绝缘体而用贯通该绝缘体的螺钉对半导体模块端子与平滑电容器端子的连接部进行加压而固定于冷却器的结构。在专利文献3中,绝缘体仅着眼于散热,在应用于需要去除噪声的电路的情况下,需要另外设置噪声去除电容器,存在装置大型化的问题。
本发明是为了解决如上所述的课题而完成的,其目的在于提供如下电力变换装置:与将噪声去除电容器和中继导体的冷却用的冷却部件分开地设置相比是小型的,使噪声的降低和中继导体的冷却实现。
本发明的电力变换装置具备:基体导体;电放热部件,设置于该基体导体;平板型的噪声去除电容器,隔着绝缘体而交替地层叠多个第1电极和第2电极,在一个面,最外层的第1电极露出,在另一个面,最外层的第2电极露出;以及板状的中继导体,从电放热部件经由噪声去除电容器电连接于其它部件,在所述电力变换装置中,在噪声去除电容器中,最外层的第2电极面接合于基体导体的设置有电放热部件的一侧的面而粘接于基体导体,并且最外层的第1电极与中继导体面接合。
根据本发明,使噪声去除电容器不仅具有噪声去除的功能,而且还具有从中继导体散热的功能,所以能够提供如下电力变换装置:与将噪声去除电容器和中继导体的冷却用的冷却部件分开地设置相比是小型的,使噪声的降低和中继导体的冷却同时地实现。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的一个例子的电路图。
图2是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的剖面图。
图3是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的噪声去除电容器的一个例子的立体图。
图4是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的噪声去除电容器的内部构造的一个例子的立体图。
图5是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的噪声去除电容器的内部构造的其它例子的立体图。
图6是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的另一例子的剖面图。
图7是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的构造的一个例子的剖面图。
图8是示出本发明的实施方式1的电力变换装置的构造的其它例子的剖面图。
图9是将本发明的实施方式1的电力变换装置的构造的一个例子省略一部分而示出的立体图。
图10是将本发明的实施方式2的电力变换装置的构造的一个例子省略一部分而示出的立体图。
图11是示出本发明的实施方式2的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的、噪声去除电容器的位置处的剖面图。
图12是示出本发明的实施方式3的电力变换装置的构造的剖面图。
图13是示出本发明的实施方式4的电力变换装置的构造的剖面图。
图14是示出本发明的实施方式5的电力变换装置的构造的剖面图。
图15是示出本发明的实施方式5的电力变换装置的一个例子的电路图。
图16是示出本发明的实施方式6的电力变换装置的构造的剖面图。
图17是示出本发明的实施方式7的电力变换装置的构造的剖面图。
图18是将本发明的实施方式7的电力变换装置的构造省略一部分而示出的立体图。
图19是示出本发明的实施方式8的电力变换装置的构造的剖面图。
图20是将本发明的实施方式9的电力变换装置的构造省略一部分而示出的立体图。
图21是将本发明的实施方式10的电力变换装置的构造省略一部分而示出的立体图。
图22是示出本发明的实施方式10的电力变换装置的电路的一个例子的电路图。
图23是示出本发明的实施方式11的电力变换装置的电路的一个例子的电路图。
图24是示出本发明的实施方式11的电力变换装置的构造的剖面图。
图25是示出本发明的实施方式12的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的剖面图。
图26是示出本发明的实施方式13的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的剖面图。
符号说明
1:半导体模块(电放热部件);2:平滑电容器;3:基体导体;4:中继导体;4a:正极侧中继导体;4b:负极侧中继导体;6:噪声去除电容器;6a、6b、6c:正极侧噪声去除电容器;6d、6e、6f:负极侧噪声去除电容器;6g、6h、6i:马达侧噪声去除电容器;14:马达侧中继导体;21:导体板;52:缓冲电阻;53:缓冲电容器;91:电力变换装置;93:马达;95、95a、95b、95c、95d、95e、95f:上支路的半导体元件;96、96a、96b、96c、96d、96e、96f:下支路的半导体元件;101:第1电极;101a:正极侧第1电极;101b:负极侧第1电极;102:第2电极;102a:正极侧第2电极;102b:负极侧第2电极;103:绝缘体;201:共模线圈(电放热部件);202a、202b、203a、203b:噪声去除电容器。
具体实施方式
以往,如例如专利文献1、专利文献2、专利文献3的记载那样,噪声去除电容器作为噪声去除功能,从放热体取出的作为布线部件的导体的散热作为散热功能而分开地考虑、设计。在本发明中,基于兼作分开地考虑的噪声去除功能和来自布线部件的散热功能这样的新的构思,做成使噪声去除电容器积极地具备散热的功能的结构。以下,说明基于该构思的本发明的实施方式。
实施方式1.
首先参照图1~图5,说明本发明的实施方式1的电力变换装置。首先,参照图1,说明实施方式1的电力变换装置91的电路图的一个例子。实施方式1的电力变换装置91能够将从直流电源92输入的直流电力交流化,供给到马达93等。此处,平滑电容器2具有将伴随电力变换装置91的动作而变动的正极与负极之间的电压平滑化的功能,与直流电源92并联地连接。电力变换装置91作为例如逆变器,并联地连接3个半桥电路而构成。具体而言,具备上支路的半导体元件95a、95b、95c(有时还将95a、95b、95c汇总地表示为95或者将95a、95b、95c中的任意一个表示为95。关于以下的附加字母的符号也是同样的。)以及下支路的半导体元件96a、96b、96c。半导体元件95a与半导体元件96a串联连接而构成第1半桥电路。半导体元件95b与半导体元件96b串联连接而构成第2半桥电路。半导体元件95c与半导体元件96c串联连接而构成第3半桥电路。这些第1半桥电路、第2半桥电路、第3半桥电路并联地连接而构成3相的逆变器电路。
关于各半导体元件95、96,能够采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管等任意的半导体元件,是例如MOS型场效应晶体管(MOSFET)。对各半导体元件分别并联地连接有二极管。关于二极管,能够采用PN结型的二极管、肖特基势垒型的二极管,也可以利用MOSFET内部的寄生二极管。上支路的半导体元件95的漏极侧连接于直流电源92的正极侧以及平滑电容器2的正极侧端子,下支路的半导体元件96的源极侧连接于直流电源92的负极侧以及平滑电容器2的负极侧端子。上支路的半导体元件95与下支路的半导体元件96的连接部连接于马达53。电力变换装置91的各半桥电路作为半导体模块1构成。在各半桥电路的正极侧与接地之间连接有噪声去除电容器6a、6b、6c。另外,在各半桥电路的负极侧与接地之间连接有噪声去除电容器6d、6e、6f。
另外,关于本发明,作为半导体模块1所具备的半导体元件,对由SiC等带隙比Si(硅)大的宽带隙半导体形成的半导体模块特别有效。作为宽带隙半导体的材料,例如,除了有SiC(碳化硅)以外,还有氮化镓系列材料或者金刚石。在将这些宽带隙半导体用作电力变换装置的电力变换用元件的情况下,一般开关速度快,所以半导体模块产生的噪声大,需要尽量提高噪声去除电容器的噪声去除效果。进而,宽带隙半导体与Si半导体相比在更高的温度下都能够动作,所以对其它构件的热影响更大,散热设计变得重要。这样,当在电力变换装置中使用由宽带隙半导体形成的半导体元件的情况下,共同提高噪声去除和散热变得重要。
图2是用于说明搭载在电力变换装置91内的噪声去除电容器6的内部结构的概略剖面图。图3是噪声去除电容器6的立体图。如图2所示,噪声去除电容器6是隔着绝缘体103而交替地层叠多个第1电极101和第2电极102的结构。具体而言,第1电极101在噪声去除电容器6的上表面配置一层,在噪声去除电容器6的内部也配置一层。第2电极102在底面配置一层,在噪声去除电容器6的内部也配置一层。如图3所示,噪声去除电容器6呈平板型的形状,以使第1电极101在上表面露出的方式配置。此处,为了确保冷却能力,优选将第1电极101的每一层的面积设为50mm2以上。另外,当相对该面积而噪声去除电容器的厚度厚时,热阻变大,所以做成噪声去除电容器整体的厚度相对第1电极101的每一层的面积的比例为0.02mm/mm2以下的平板型。
图4示出省略噪声去除电容器6内部的绝缘体103而描绘的立体图。如图4所示,第1电极101彼此通过层间连接导体104在层间相互连接,第2电极102彼此也通过层间连接导体104在层间相互连接。噪声去除电容器6是例如印刷基板,作为绝缘体103使用环氧树脂、PPE树脂,作为第1电极101以及第2电极102使用铜类型,作为层间连接导体104使用通孔等即可。此处,对层间的连接使用层间连接导体104,但也可以如图5所示,将第1电极101以及第2电极102设为コ字型,电连接相同电极。
以上,举出分别具有各两层第1电极101、第2电极102的噪声去除电容器6而进行了说明,但如图6所示噪声去除电容器6也可以分别具有各三层第1电极101、第2电极102。在该情况下,第1电极101在噪声去除电容器6的上表面配置一层,在噪声去除电容器6的内部配置两层。第2电极102在噪声去除电容器6的底面配置一层,在噪声去除电容器6的内部配置两层。通过如图6所示具有各三层第1电极101和第2电极102,能够以与图2的噪声去除电容器6相同的面积形成更大容量的电容器,能够使噪声降低效果提高。另外,第1电极101和第2电极102的层数不限于各两层、各三层,也可以具有更多的层。但是,为了确保冷却能力,优选将第1电极101的每一层的面积设为50mm2以上。另外,当相对该面积而噪声去除电容器的厚度厚时,热阻变大,所以做成噪声去除电容器整体的厚度相对第1电极101的每一层的面积的比例为0.02mm/mm2以下的平板型。
如以上那样,噪声去除电容器6作为如下平板型的噪声去除电容器而构成:隔着绝缘体而交替地层叠多个第1电极和第2电极,在一个面,最外层的第1电极露出,在另一个面,最外层的第2电极露出。
为了增大噪声去除电容器6的静电容量而使噪声降低效果提高,作为绝缘体103优选使用高介电常数的材料,除了树脂以外,还可以使用氧化钛、钛酸钡等陶瓷。另外,也可以使用添加有陶瓷的填料的高介电常数的树脂。进而,为了使噪声去除电容器6的热阻降低,作为绝缘体103优选使用高热传导率的材料,也可以使用添加有热传导填料的树脂。
图7以及图8是用于说明电力变换装置的内部结构的概略剖面图。如图7所示,半导体模块1以及平滑电容器2搭载于兼作散热器的基体导体3,通过中继导体4连接半导体模块1和平滑电容器2。中继导体4利用焊料而与噪声去除电容器6的上表面的第1电极101连接,基体导体3利用焊料而与噪声去除电容器6的底面的第2电极102连接。另外,如图8所示,也可以是基体导体3具有台阶,在半导体模块1与噪声去除电容器6以及平滑电容器2之间产生台阶。
图9是示出安装有电力变换装置中的噪声去除电容器的状态的立体图。为了使构造易懂,省略搭载有平滑电容器2的部分而进行记载。具备正极侧中继导体4a、负极侧中继导体4b、正极侧噪声去除电容器6a、负极侧噪声去除电容器6d,正极侧中继导体4a与在正极侧噪声去除电容器6a的上表面露出的正极侧第1电极通过面接合而电连接,负极侧中继导体4b与在负极侧噪声去除电容器6d的上表面露出的负极侧第1电极通过面接合电连接。另外,在图7、图8中,将正极侧中继导体4a和负极侧中继导体4b中的单方记载为中继导体4,将正极侧噪声去除电容器6a和负极侧噪声去除电容器6d中的单方记载为噪声去除电容器6。
基体导体3是例如铝,具备空冷的散热片或者水冷的冷却路径,具有冷却搭载在基体导体3上的部件的热的功能。中继导体4是例如铜的板状的扁线,但也可以使用层叠有板状的导体的扁线、将十字线形成为板状而成的扁线等挠性优良的线。此处,板状的中继导体4与第1电极面接合。另外,基体导体3与第2电极102也面接合。以上,将中继导体4与第1电极101的连接以及基体导体3与第2电极102的连接的方法设为利用焊料进行连接,但也可以使用钎焊接合等、焊料以外的连接方法。另外,也可以将中继导体4和噪声去除电容器6搭载在半导体模块1内部,进行一体化。
在本实施方式1的结构中,层叠多层噪声去除电容器6的电极,从而以小面积使噪声去除电容器6的静电容量大容量化,在噪声去除电容器6的表面直接连接中继导体4以及基体导体3。由此,能够在最靠近半导体模块1处连接无引线的噪声去除电容器6。参照图1,噪声去除电容器6a~6f分别搭载在最靠近半导体元件95a~95c、96a~96c处。
在噪声去除功能的观点中,噪声去除电容器6不具有引线,所以不受引线的电感的影响,能够有效地降低噪声。虽然以往以来存在芯片电容器等不具有引线的电容器构件,但以往的芯片电容器通常具有电连接层叠有多个的第1电极彼此的第1外部电极和电连接层叠有多个的第2电极彼此的第2外部电极,这些外部电极配置在相对第1电极以及第2电极垂直的面。外部电极露出在外部,但层叠有多个的第1电极以及第2电极被绝缘物覆盖,未露出在外部。外部电极配置在相对第1电极以及第2电极垂直的面,所以存在如下课题:为了增加电容器容量,电极面积越增加,则第1外部电极与第2外部电极之间的距离越远离,电感增加、噪声去除功能下降。本发明的噪声去除电容器6交替地层叠多个第1电极和第2电极,在一个面,最外层的第1电极露出,作为第1外部电极发挥功能,在另一个面,最外层的第2电极露出,作为第2外部电极发挥功能。这些外部电极与第1电极以及第2电极平行,所以即使为了增加电容器容量而电极面积增加,外部电极之间的距离也不远离,而电感不增加。因此,与芯片电容器等不具有引线的以往的电容器构件相比也能够减小电感,能够使噪声去除功能提高。
在冷却性能的观点中,噪声去除电容器6为平板型,厚度方向的热阻小,直接以面连接于中继导体4以及兼作散热器的基体导体3,所以有效地冷却中继导体4,能够抑制平滑电容器2的温度上升。虽然以往存在将热传导薄片等放热材料与散热器面连接来进行散热的散热材料,但本发明的噪声去除电容器6在内部具备热阻比热传导薄片等绝缘体小的电极(例如铜),进而,第1电极101相互在内部连接,第2电极102相互在内部连接,所以与在内部未具备电极的以往的散热材料相比,设置经由电极的热阻低的冷却路径,从而能够减小热阻,能够使冷却功能提高。
另外,关于本发明的噪声去除电容器,为了确保冷却能力,优选的是第1电极101每一层具有50mm2以上的面积,另外做成厚度相对该面积的比例为0.02mm/mm2以下的平板型。这样,噪声去除电容器6保有噪声去除功能和中继导体4的冷却功能这两方的功能,使噪声去除功能和冷却功能与以往的电容器构件以及散热材料相比提高,所以无需除了噪声去除电容器6之外另行设置中继导体4用的散热部件,能够使装置小型化。
实施方式2.
接下来,说明实施方式2的电力变换装置。图10是示出安装有电力变换装置中的噪声去除电容器的状态的立体图。图11是用于说明搭载在电力变换装置内的噪声去除电容器的内部结构的概略剖面图。实施方式2的电力变换装置基本上具备与实施方式1的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,在图1的电路图所示的、正极侧噪声去除电容器6a与负极侧噪声去除电容器6d一体化而成的噪声去除电容器60内部,设置不配置第1电极101a、101b的部分,在不配置第1电极101a、101b的部分开孔,将噪声去除电容器60用螺钉10紧固固定于基体导体3,使噪声去除电容器60的底面的第2电极102与基体导体3接触。
这样,只要是未配置第1电极101a、101b的部位,就将噪声去除电容器60用螺钉紧固固定,即使这样,第1电极101a、101b与第2电极102之间的绝缘体也不被加压。因此,通过使绝缘体103变薄,能够增加噪声去除电容器60的静电容量而使噪声降低效果提高,并且降低绝缘体103的热阻,使中继导体4a、4b的冷却性能提高。此处,噪声去除电容器60成为在正极侧和负极侧被一体化的结构,但也可以如实施方式1那样,在正极侧和负极侧分离,将各个用螺钉固定。
实施方式3.
接下来,说明实施方式3的电力变换装置。图12是用于说明实施方式3的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。实施方式3的电力变换装置基本上具备与实施方式1的电力变换装置同样的结构,但平滑电容器2具有平滑电容器端子5,中继导体4与平滑电容器端子5通过螺钉8和螺母9紧固固定。通过将中继导体4弯曲为コ字,从而使中继导体4与平滑电容器端子5的紧固部与噪声去除电容器6分离。中继导体4、噪声去除电容器6以及螺母9利用树脂7进行模塑而做成一体化的部件。
通过实施方式3的结构,能够从中继导体4简易地装卸平滑电容器端子5,装配性以及保养性提高。另外,使中继导体4与平滑电容器端子5的紧固部与噪声去除电容器6分离,所以紧固所致的加压力不施加到噪声去除电容器6,而即使使噪声去除电容器6内部的绝缘体103变薄,绝缘体103也不劣化。因此,通过使绝缘体103变薄,能够增加噪声去除电容器6的静电容量而使噪声降低效果提高,并且降低绝缘体103的热阻,使中继导体4的冷却性能提高。
实施方式4.
接下来,说明实施方式4的电力变换装置。图13是用于说明实施方式4的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。实施方式4的电力变换装置基本上具备实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,如图13所示,平滑电容器2不搭载在基体导体3上,而配置在半导体模块1的上部,将中继导体4弯曲为L字型,从而使中继导体4与平滑电容器端子5的紧固部与噪声去除电容器6分离。这样,即使在平滑电容器2未搭载在基体导体3上的情况下,也能够通过本结构得到与在实施方式3中能够得到的效果同样的效果。
实施方式5.
接下来,说明实施方式5的电力变换装置。图14是用于说明实施方式5的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。图15是用于说明本实施方式5的电力变换装置91的结构的电路图。实施方式5的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,如图15所示,不仅在电力变换装置91的正极侧、负极侧,还在马达侧具备噪声去除电容器6g、6h、6i。以马达侧噪声去除电容器6g的安装构造为例,具体而言,如图14所示,具备连接半导体模块1和马达侧导电部件15的马达侧中继导体14,马达侧中继导体14与马达侧噪声去除电容器6g的上表面的第1电极101用焊料连接,基体导体3与马达侧噪声去除电容器6g的底面的第2电极102用焊料连接。马达侧中继导体14与马达侧导电部件15通过螺钉18和螺母19紧固固定。通过将马达侧中继导体14弯曲为コ字,从而使马达侧中继导体14与马达侧导电部件15的紧固部从马达侧噪声去除电容器6g离开。马达侧中继导体14、噪声去除电容器6g、螺母19用树脂17进行模塑而做成一体化的部件。此处,马达侧导电部件15是指例如连接图15中的电力变换装置91与马达93之间的缆线,但也可以是电力变换装置91的内部布线部件。
通过实施方式5的结构,不仅能够降低从半导体模块1的正极侧以及负极侧产生的噪声,还能够降低从半导体模块1的马达侧产生的噪声,所以与实施方式3的电力变换装置相比,能够使噪声降低效果提高。
实施方式6.
接下来,说明实施方式6的电力变换装置。图16是用于说明本发明的实施方式6的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。实施方式6的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,半导体模块1具有半导体模块端子31,噪声去除电容器6上表面的第1电极101与中继导体4用焊料连接,将中继导体4的两端弯曲为コ字,对中继导体4的一端和平滑电容器端子5进行紧固固定,对中继导体4的另一端和半导体模块端子31进行紧固固定,使中继导体4与平滑电容器端子5的紧固部以及中继导体4与半导体模块端子31的紧固部与噪声去除电容器6分离。
通过实施方式6,能够从中继导体4简易地装卸半导体模块端子31,装配性以及保养性提高。
实施方式7.
接下来,说明实施方式4的电力变换装置。图17是用于说明本发明的实施方式7的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。图18是示出安装有电力变换装置中的噪声去除电容器的状态的立体图。为了使构造易懂,在图18中,省略平滑电容器2、平滑电容器端子5、螺钉8、螺母9以及树脂7而进行图示。实施方式7的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,如图17、图18所示,噪声去除电容器6的底面的第2电极102与导体板21用焊料连接,导体板21与基体导体3通过螺钉22紧固固定。此处,将第2电极102与导体板21的连接方法设为利用焊料进行连接,但也可以使用钎焊接合等、焊料以外的连接方法。另外,当导体板21以及基体导体3的表面粗糙、在导体板21与基体导体3的接触面产生微小的间隙而散热性下降的情况下,也可以在导体板21与基体导体3之间涂敷热传导脂等散热材料,以不使散热性下降。通过这样构成,最外层的第2电极102与基体导体3间接地面接合。
通过实施方式7的结构,能够与导体板21一起从基体导体3简易地装卸噪声去除电容器6,装配性以及保养性提高。
实施方式8.
接下来,说明实施方式8的电力变换装置。图19是用于说明实施方式8的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。实施方式8的电力变换装置基本上具备与实施方式7的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于导体板21埋入于基体导体3。
通过实施方式8的结构,能够降低导体板21的厚度量的电感,能够使噪声降低效果提高。另外,能够实现小型低矮化。
实施方式9.
接下来,说明实施方式9的电力变换装置。图20是示出安装有本发明的实施方式9的电力变换装置中的噪声去除电容器的状态的立体图。实施方式9的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,具备覆盖正极侧噪声去除电容器6a上表面的正极侧第1电极101a与正极侧中继导体4a的连接部以及负极侧噪声去除电容器6d上表面的负极侧第1电极101b与负极侧中继导体4b的连接部的导电性的屏蔽部件41,屏蔽部件41用螺钉紧固固定于基体导体3。也可以如实施方式7以及8所说明那样设置导体板,将屏蔽部件41用螺钉固定于导体板。
通过实施方式9的结构,用基体导体3和屏蔽部件41覆盖中继导体4的周围,从而能够降低中继导体4的电感,能够使噪声降低效果提高。
实施方式10.
接下来,说明实施方式10的电力变换装置。图21是示出安装有本发明的实施方式10的电力变换装置中的噪声去除电容器的状态的立体图。图22是用于说明实施方式10的电力变换装置的结构的电路图。实施方式10的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,如实施方式2那样将正极侧与负极侧的噪声去除电容器6一体化,在噪声去除电容器6的上表面中的未配置正极侧第1电极101a和负极侧第1电极101b的部位具备缓冲构件安装电极51,将缓冲电阻52用焊料连接于噪声去除电容器6上表面的正极侧第1电极101a和缓冲构件安装电极51,将缓冲电容器53用焊料连接于噪声去除电容器6上表面的负极侧第1电极101b和缓冲构件安装电极51。如果在电路图中观察该结构,则如图22所示。
此处,不直接连接缓冲电阻52和缓冲电容器53彼此,而隔着缓冲构件安装电极51连接,但也可以不设置缓冲构件安装电极51而直接连接缓冲电阻52和缓冲电容器53彼此。另外,将缓冲电阻52以及缓冲电容器53连接于第1电极101a、101b,但也可以直接连接于中继导体4a、4b。另外,将缓冲电阻52配置在正极侧,将缓冲电容器53配置在负极侧,但也可以将缓冲电阻52配置在负极侧,将缓冲电容器53配置在正极侧。另外,在将缓冲电阻52的电阻值设为0Ω时,也可以不使用缓冲电阻52,不设置缓冲构件安装电极51,而仅将缓冲电容器53连接于正极侧第1电极101a、101b。
基于缓冲电阻52、缓冲电容器53的缓冲电路通常越远离作为噪声源的半导体模块,则噪声降低效果越下降,但通过实施方式10的结构,能够在最靠近半导体模块1处搭载缓冲电阻52以及缓冲电容器53等缓冲构件,所以能够使噪声降低效果提高,另外,无需另外设置缓冲电阻52、缓冲电容器53的安装用的基板,所以能够使装置小型化。
实施方式11.
接下来,说明实施方式11的电力变换装置。图23是示出本发明的实施方式11的电力变换装置91的结构的电路图。图24是示出实施方式11的电力变换装置的内部结构的概略剖面图。实施方式11的电力变换装置基本上具备与实施方式3的电力变换装置同样的结构,但不同的点在于,在正极、负极中具备噪声去除用的共模线圈201,在最靠近共模线圈201处具备噪声去除电容器202、203。关于正极侧的噪声去除电容器202a、203a和负极侧的噪声去除电容器202b、203b,构造在正极和负极都相同,所以在图24的剖面图中,仅示出噪声去除电容器202a、202b中的任意一方,仅图示噪声去除电容器203a、203b中的任意一方。共模线圈是指以当在正极和负极中向相反方向流过电流的情况下在磁性体内使磁通相互消除而产生小的电感、当在正极和负极中向相同方向流过电流的情况下在磁性体内使磁通相互增强而产生大的电感的方式对单一的磁性体施加正极和负极的两个绕组而成的线圈。此处使用共模线圈,但也可以在正极和负极中使用将线圈分别卷绕于分开的磁性体的线圈。
如图24所示,共模线圈201以及平滑电容器2搭载于兼作散热器的基体导体3,通过中继导体4连接共模线圈201和平滑电容器2。中继导体4与噪声去除电容器202的上表面的第1电极101用焊料连接,基体导体3与噪声去除电容器202的底面的第2电极102用焊料连接。中继导体4与平滑电容器端子5通过螺钉8和螺母9紧固固定。通过将中继导体4弯曲为コ字,从而使中继导体4与平滑电容器端子5的紧固部与中继导体4与噪声去除电容器202的上表面的第1电极101的连接部分离。中继导体4、噪声去除电容器202、螺母9利用树脂7进行模塑而做成一体化的部件。在共模线圈201的直流电源92侧也是同样的结构,具有噪声去除电容器203,电源侧中继导体205与电源侧导电部件204用螺钉紧固固定。此处,电源侧导电部件204是指例如连接图23中的电力变换装置91与直流电源92之间的缆线,但也可以是电力变换装置91的内部布线部件。
接下来说明在实施方式11中能够得到的效果。在实施方式1~10中,放热源是半导体模块1,但在为了使电力变换装置产生的噪声降低而使用共模线圈201的情况下,由于通电时的焦耳损耗,共模线圈201也放热而传导到平滑电容器2,存在平滑电容器2的温度上升的问题。通过实施方式11的结构,能够在最靠近作为放热源的共模线圈201处连接无引线的噪声去除电容器202、203,所以能够有效地冷却共模线圈201的放热,且能够使基于共模线圈201的噪声去除性能提高。
在本实施方式11中,在共模线圈201的全部端子处设置噪声去除电容器202、203,但即使仅使用噪声去除电容器202、203中的任意一方,也能够冷却共模线圈201。另外,关于噪声去除电容器202、203的安装构造,也能够应用实施方式1~10中示出的任意的安装构造。
实施方式12.
接下来,说明实施方式12的电力变换装置。图25是示出实施方式12的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的剖面图。实施方式12的电力变换装置基本上具备与实施方式1的电力变换装置同样的结构,但中继导体4兼作配置在噪声去除电容器6的上表面的第1电极、即最外层的第1电极。中继导体4通过层间连接导体104而与噪声去除电容器6的内部的第1电极101电连接。
通过实施方式12的结构,能够消除中继导体4与配置在噪声去除电容器6的上表面的第1电极之间的面接合部的热阻,使中继导体4的冷却性能提高。另外,关于实施方式12的噪声去除电容器的构造,对在实施方式1~11中示出的任意的噪声去除电容器也能够应用。
实施方式13.
接下来,说明实施方式13的电力变换装置。图26是示出实施方式13的电力变换装置的噪声去除电容器的构造的一个例子的剖面图。实施方式13的电力变换装置基本上具备与实施方式7的电力变换装置同样的结构,但粘接于基体导体的导体板21构成配置在噪声去除电容器6的底面的第2电极、即最外层的第2电极。导体板21通过层间连接导体104而与噪声去除电容器6的内部的第2电极102电连接。
通过实施方式13的结构,能够消除导体板21与配置在噪声去除电容器6的底面的第2电极之间的面接合部的热阻,使中继导体4的冷却性能提高。
如通过以上的各实施方式而说明那样,本发明能够应用于具备半导体模块、线圈等由于电力损耗而放热的放热源、即电放热部件的电力变换装置。
另外,本发明能够在其发明的范围内对各实施方式适当地进行组合或者进行变形、省略。

Claims (11)

1.一种电力变换装置,具备:
基体导体;电放热部件,设置于该基体导体;平板型的噪声去除电容器,隔着绝缘体而交替地层叠多个第1电极和第2电极,在所述噪声去除电容器的一个面,最外层的所述第1电极露出,作为第1外部电极发挥功能,在所述噪声去除电容器的另一个面,最外层的所述第2电极露出,作为第2外部电极发挥功能;以及板状的中继导体,从所述电放热部件经由所述噪声去除电容器而电连接于其它部件,外部电极与所述第1电极、所述第2电极平行,所述电力变换装置的特征在于,
在所述噪声去除电容器中,所述最外层的第2电极面接合于所述基体导体的设置有所述电放热部件的一侧的面而粘接于所述基体导体,并且所述最外层的第1电极与所述中继导体面接合。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于,
所述电放热部件是半导体模块。
3.根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于,
所述电放热部件是线圈。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的电力变换装置,其特征在于,
具备粘接于所述基体导体的导体板,通过将所述最外层的第2电极面接合于该导体板,所述最外层的第2电极与所述基体导体间接地面接合。
5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的电力变换装置,其特征在于,
具备粘接于所述基体导体的导体板,该导体板构成所述最外层的第2电极。
6.根据权利要求1~3中的任意一项所述的电力变换装置,其特征在于,
代替所述最外层的第1电极与所述中继导体面接合这一情况,所述中继导体兼作所述最外层的第1电极。
7.根据权利要求4所述的电力变换装置,其特征在于,
代替所述最外层的第1电极与所述中继导体面接合这一情况,所述中继导体兼作所述最外层的第1电极。
8.根据权利要求5所述的电力变换装置,其特征在于,
代替所述最外层的第1电极与所述中继导体面接合这一情况,所述中继导体兼作所述最外层的第1电极。
9.根据权利要求2所述的电力变换装置,其特征在于,
所述半导体模块具备构成连接于电力变换电路的半桥电路的正极侧的半导体元件和负极侧的半导体元件,对所述正极侧的半导体元件的正极侧端子和所述负极侧的半导体元件的负极侧端子分别连接所述中继导体,对各个所述中继导体分别连接所述噪声去除电容器,对各个所述噪声去除电容器之间或者各个所述中继导体之间连接缓冲构件。
10.根据权利要求2所述的电力变换装置,其特征在于,
所述半导体模块所具备的半导体元件由宽带隙半导体形成。
11.根据权利要求10所述的电力变换装置,其特征在于,
所述宽带隙半导体是碳化硅、氮化镓系列材料、金刚石中的任意材料的半导体。
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