JP2010200433A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の半導体モジュール3は、半導体モジュール配列群30として整列した状態で一対の冷却器4A、4Bの間に挟持してある。半導体モジュール配列群30に対する一方の側部101には、昇圧回路に用いるリアクトル63が配設してある。リアクトル63は、金属材料からなるリアクトルケース631内に収容してある。電力変換装置1は、一対の冷却器4A、4Bによって、複数の半導体モジュール3の冷却を行うと共に、複数の半導体モジュール3から挟持方向Eへ放射される電磁ノイズを遮蔽し、かつリアクトルケース631によって、複数の半導体モジュール3から一方の側部101へ放射される電磁ノイズを遮蔽するよう構成してある。
【選択図】図3
Description
例えば、特許文献1のインバータ装置においては、昇圧用のリアクトル、各相用スイッチングユニット、昇圧用スイッチングユニット、昇圧前平滑用コンデンサ、及び昇圧後平滑用コンデンサを含む複数の回路構成部品の中の一部を、冷却プレートの一方の面に当接させ、残りを冷却プレートの他方の面に当接させて配置している。そして、インバータ装置の各回路構成部品を効率的に冷却し、各回路構成部品を1つにまとめて効率的に配置している。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、複数の半導体モジュールの冷却効率を向上させると共に、複数の半導体モジュールから外部へ放射される電磁ノイズを効果的に遮蔽することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
上記複数の半導体モジュールは、半導体モジュール配列群として整列した状態で一対の冷却器の間に挟持してあり、該冷却器は、金属材料からなる筒形状のフレーム内に、冷媒を通過させる冷媒通路を形成してなり、
上記半導体モジュール配列群に対して、該半導体モジュール配列群が上記一対の冷却器によって挟持された挟持方向に直交する一方の側部には、上記複数の半導体モジュールへ供給する電源電圧を昇圧する回路に用いるリアクトルが配設してあり、該リアクトルは、金属材料からなるリアクトルケース内に収容してあり、
上記一対の冷却器によって、上記複数の半導体モジュールの冷却を行うと共に、該複数の半導体モジュールから上記挟持方向へ放射される電磁ノイズを遮蔽し、かつ上記リアクトルケースによって、上記複数の半導体モジュールから上記一方の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽するよう構成したことを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
本発明においては、複数の半導体モジュールによる半導体モジュール配列群を一対の冷却器の間に挟持することによって、複数の半導体モジュールの冷却効率を向上させることができる。また、リアクトルを収容するリアクトルケースを利用することによって、複数の半導体モジュールの一方の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽することができる。また、一対の冷却器によって、半導体モジュールの挟持方向へ放射される電磁ノイズを遮蔽することもできる。これにより、複数の半導体モジュールから発生する電磁ノイズが、周辺の制御機器等に及ぼす影響をより効果的に低減させることができる。
本発明において、上記リアクトルケースの1つの表面は、上記半導体モジュール配列群を上記一方の側部から覆い、上記リアクトルケースの他の1つの表面は、上記一対の冷却器の一方に対面接触させることが好ましい(請求項2)。
この場合には、一対の冷却器の一方によって、リアクトルケースを介してリアクトルを冷却することができる。
この場合には、一対の冷却器における冷媒配管を利用して、複数の半導体モジュールから反対側の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽することができ、複数の半導体モジュールから発生する電磁ノイズが、周辺の制御機器等に及ぼす影響をさらに効果的に低減させることができる。
この場合には、支持部材における遮蔽壁によって、半導体モジュールの一方の側部とは反対側の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽することができ、複数の半導体モジュールから発生する電磁ノイズが、周辺の制御機器等に及ぼす影響をさらに効果的に低減させることができる。
また、上記半導体モジュールにおいて、電源に接続されるパワー端子とは、電源に直接接続されることのみを意味せず、平滑コンデンサ等を介して電源に接続されることも意味する。例えば、電源の電圧を昇圧する昇圧回路を用いる場合には、パワー端子は、昇圧後の平滑コンデンサを介して電源に接続することができる。
本例の電力変換装置1は、図1に示すごとく、スイッチング素子31をモールド樹脂32によって覆って形成した複数の半導体モジュール3を有し、スイッチング素子31によって回転電機5A、5Bを制御する電力変換回路6を形成してなるものである。
図2、図3に示すごとく、複数の半導体モジュール3は、半導体モジュール配列群30として整列した状態で一対の冷却器4A、4Bの間に挟持してある。この冷却器4は、金属材料(アルミニウム等)からなる筒形状のフレーム内に、冷媒を通過させる冷媒通路40を形成してなる。
そして、本例の電力変換装置1は、一対の冷却器4A、4Bによって、複数の半導体モジュール3の冷却を行うと共に、複数の半導体モジュール3から挟持方向Eへ放射される電磁ノイズを遮蔽し、かつリアクトルケース631によって、複数の半導体モジュール3から一方の側部101へ放射される電磁ノイズを遮蔽するよう構成してある。
図5に示すごとく、本例の電力変換装置1は、ハイブリッド自動車又は電気自動車において車両駆動用(車両走行用)の回転電機(モータジェネレータ)5A、5Bを制御するために用いる。本例の電力変換装置1は、自動車に配設した車両駆動用の2つの回転電機5A、5Bを制御するよう構成してある。
図2、図3に示すごとく、本例の電力変換装置1は、一対の冷却器4A、4Bの間に半導体モジュール配列群30を挟持する挟持方向Eの一方側に回路基板2を有し、他方側に支持部材(支持プレート)47を有している。回路基板2には、各半導体モジュール3のスイッチング素子31の制御動作を行う部品による制御回路が形成してある。支持部材47は、半導体モジュール配列群30を挟持する一対の冷却器4A、4B及び回路基板2を配設するよう構成してある。
図1、図2に示すごとく、半導体モジュール配列群30は、一対の冷却器4A、4Bの間において、一方の側部101及び反対側の側部102と直交する直交側部103の一方側F1と他方側F2とに並列に並ぶ状態で複数の半導体モジュール3を配列してなる。複数の半導体モジュール3は、パワー端子33を直交側部103の直交方向Fの外側に向けると共に制御端子34を直交側部103の直交方向Fの内側に向けた状態で配列してある。
本例の一対の冷却器4A、4Bは、それぞれ平板形状を有しており、半導体モジュール配列群30は、平板形状の冷却器4A、4B同士の間において、平面状に配列してある。
図3に示すごとく、本例のリアクトルケース631の1つの表面632は、半導体モジュール配列群30を一方の側部101から覆い、リアクトルケース631の他の1つの表面は、回路基板2の側に配設した冷却器4Aに対面接触させてある。そして、回路基板2の側に配設した冷却器4Aによって、リアクトルケース631を介してリアクトル63を冷却することができる。
そして、一対の冷却器4A、4Bの間における直交側部103の一方側F1においては、3つの第1インバータ用モジュール3Aと1つの第1昇圧用モジュール3Cとが1列に整列して配設してあり、一対の冷却器4A、4Bの間における直交側部103の他方側F2においては、3つの第2インバータ用モジュール3Bと1つの第2昇圧用モジュール3Dとが1列に整列して配設してある。
なお、各モジュール3A〜Dの本体部とは、スイッチング素子31をモールド樹脂32によってモールド成形した部分のことをいい、パワー端子33及び制御端子34がモールド樹脂32から引き出された部分を除く部分のことをいう。
本例においては、複数の半導体モジュール3による半導体モジュール配列群30を一対の冷却器4A、4Bの間に挟持することによって、複数の半導体モジュール3の冷却効率を向上させることができる。また、リアクトル63を収容するリアクトルケース631を利用することによって、複数の半導体モジュール3の一方の側部101へ放射される電磁ノイズを遮蔽することができる。また、一対の冷却器4A、4Bにおける冷媒配管44を利用することによって、複数の半導体モジュール3から反対側の側部102へ放射される電磁ノイズを遮蔽することができる。また、一対の冷却器4A、4Bによって、複数の半導体モジュール3の挟持方向Eへ放射される電磁ノイズを遮蔽することもできる。これにより、複数の半導体モジュール3から発生する電磁ノイズが、回路基板2における制御回路等の周辺の制御機器等に及ぼす影響をより効果的に低減させることができる。
また、本例においては、各半導体モジュール3における制御端子34同士が、半導体モジュール配列群30の直交側部103の直交方向Fの内側において向き合い、各半導体モジュール3におけるパワー端子33は、いずれも制御端子34から最も離れる方向に向けることができる。そのため、パワー端子33に流れる大電流が、制御端子34にノイズ電流として重畳してしまうことを抑制することができ、制御端子34に接続した制御回路の誤動作を防止することができる。
101 一方の側部
102 反対側の側部
103 直交側部
2 回路基板
3 半導体モジュール
30 半導体モジュール配列群
31 スイッチング素子
32 モールド樹脂
4 冷却器
40 冷媒通路
41 一方側冷却部
42 他方側冷却部
43 連結部
44 冷媒配管
5A、5B 回転電機
6 電力変換回路
63 リアクトル
631 リアクトルケース
E 挟持方向
F 直交方向
F1 一方側
F2 他方側
Claims (5)
- スイッチング素子をモールド樹脂によって覆って形成した複数の半導体モジュールを有し、上記スイッチング素子によって回転電機を制御する電力変換回路を形成してなる電力変換装置において、
上記複数の半導体モジュールは、半導体モジュール配列群として整列した状態で一対の冷却器の間に挟持してあり、該冷却器は、金属材料からなる筒形状のフレーム内に、冷媒を通過させる冷媒通路を形成してなり、
上記半導体モジュール配列群に対して、該半導体モジュール配列群が上記一対の冷却器によって挟持された挟持方向に直交する一方の側部には、上記複数の半導体モジュールへ供給する電源電圧を昇圧する回路に用いるリアクトルが配設してあり、該リアクトルは、金属材料からなるリアクトルケース内に収容してあり、
上記一対の冷却器によって、上記複数の半導体モジュールの冷却を行うと共に、該複数の半導体モジュールから上記挟持方向へ放射される電磁ノイズを遮蔽し、かつ上記リアクトルケースによって、上記複数の半導体モジュールから上記一方の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽するよう構成したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、上記リアクトルケースの1つの表面は、上記半導体モジュール配列群を上記一方の側部から覆っており、上記リアクトルケースの他の1つの表面は、上記一対の冷却器の一方に対面接触していることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1又は2において、上記一対の冷却器は、上記半導体モジュール配列群の上記一方の側部とは反対側の側部に、上記冷媒を通過させる冷媒配管を接続してなり、
該冷媒配管によって、上記複数の半導体モジュールから上記反対側の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽するよう構成したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1又は2において、上記複数の半導体モジュール、上記一対の冷却器及び上記リアクトルケースは、支持部材に対して配設してあり、
該支持部材において、上記半導体モジュール配列群の上記一方の側部とは反対側の側部には、上記複数の半導体モジュールから上記反対側の側部へ放射される電磁ノイズを遮蔽するための遮蔽壁が設けてあることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3において、上記半導体モジュールは、その一方側に、電源又は上記回転電機に接続されるパワー端子を配設すると共に、その他方側に、制御回路に接続される制御端子を配設してなり、
上記半導体モジュール配列群は、上記一方の側部及び反対側の側部と直交する直交側部の一方側と他方側とに並列に並ぶ状態で上記複数の半導体モジュールを配列してなり、該複数の半導体モジュールは、上記パワー端子を上記直交側部の直交方向外側に向けると共に上記制御端子を上記直交側部の直交方向内側に向けた状態で配列してあり、
上記一対の冷却器は、それぞれ上記直交側部の一方側に並ぶ複数の半導体モジュールに接触する一方側冷却部と、上記直交側部の他方側に並ぶ複数の半導体モジュールに接触する他方側冷却部とを、上記一方の側部において連結してなり、
上記冷媒配管は、上記一対の冷却器における上記一方側冷却部に接続した一方側冷媒配管と、上記一対の冷却器における上記他方側冷却部に接続した他方側冷媒配管とからなることを特徴とする電力変換装置。
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