JP2013021029A - Electric power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワー端子を有する複数の半導体モジュールと、その半導体モジュールのパワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a plurality of semiconductor modules having power terminals and a plurality of bus bars to which the power terminals of the semiconductor modules are connected.
電気自動車やハイブリッド自動車等には、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するためのインバータやコンバータ等の電力変換装置が搭載されている。この電力変換装置としては、例えば、半導体素子を内蔵してなると共にその半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールやパワー端子が接続される複数のバスバ等を備えたものがある(特許文献1等参照)。
An electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like is equipped with a power conversion device such as an inverter or a converter for converting power supply power into drive power for driving a drive motor. As this power conversion device, for example, there is a device including a plurality of semiconductor modules having power terminals that are electrically connected to the semiconductor elements and a plurality of bus bars to which the power terminals are connected.
上記特許文献1等の電力変換装置では、バスバの被接続端部に対して1つのパワー端子が溶接により接続されている。例えば、電力変換装置の小型化等の要請に基づいて省スペース化を図ろうとした場合に、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を溶接により接続しようとすると、3つ以上の部材を重ねてそれらを一度に溶接しなければならず、溶接が困難となるおそれがある。
In the power conversion device such as
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図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。 The present invention has been made in view of such a background, and can easily connect a plurality of power terminals to a connected end portion of a bus bar, and can achieve power saving and space saving. The device is to be provided.
本発明の一の態様は、半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において積層配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部の先端部には、上記直交方向において他の上記パワー端子の上記接続端部と重ならない非重合部が設けられており、
上記各パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
One aspect of the present invention is a power conversion device including a plurality of semiconductor modules each having a power terminal electrically connected to the semiconductor element, and a plurality of bus bars to which the power terminal is connected. ,
The power terminal includes a connection end to be connected to the bus bar,
The bus bar includes a connection end portion to which the connection end portion of the power terminal is connected and has an arrangement surface on which the connection end portion of the power terminal is disposed.
On the arrangement surface of the bus bar, the connection end portions of a plurality of the power terminals are stacked in an orthogonal direction orthogonal to the arrangement surface of the bus bar,
The tip of the connection end of each power terminal is provided with a non-overlapping portion that does not overlap the connection end of the other power terminal in the orthogonal direction,
The non-overlapping portion of the connection end of each power terminal is welded to the connected end of the bus bar (Claim 1).
本発明の他の態様は、半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項4)。
According to another aspect of the present invention, there is provided a power conversion device including a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element and having a power terminal electrically connected to the semiconductor element, and a plurality of bus bars to which the power terminal is connected. ,
The power terminal includes a connection end to be connected to the bus bar,
The bus bar includes a connection end portion to which the connection end portion of the power terminal is connected and has an arrangement surface on which the connection end portion of the power terminal is disposed.
On the arrangement surface of the bus bar, the connection end portions of the plurality of power terminals are arranged side by side so as not to overlap each other in an orthogonal direction perpendicular to the arrangement surface of the bus bar,
The power conversion device is characterized in that the connection end of each power terminal is welded to the connected end of the bus bar.
上記本発明の一の態様における電力変換装置において、バスバの配置面には、複数のパワー端子の接続端部がバスバの配置面に直交する直交方向において積層配置されている。また、各パワー端子の接続端部の先端部には、上記直交方向において他のパワー端子の接続端部と重ならない非重合部が設けられている。すなわち、各パワー端子の接続端部の非重合部は、上記直交方向において、他のパワー端子と重なることなく、バスバの被接続端部に対して対向配置されることになる。 In the power conversion device according to one aspect of the present invention, the connection end portions of the plurality of power terminals are stacked on the arrangement surface of the bus bar in the orthogonal direction perpendicular to the arrangement surface of the bus bar. In addition, a non-overlapping portion that does not overlap with the connection end of another power terminal in the orthogonal direction is provided at the tip of the connection end of each power terminal. That is, the non-overlapping portion of the connection end portion of each power terminal is disposed to face the connected end portion of the bus bar without overlapping with other power terminals in the orthogonal direction.
そのため、複数のパワー端子の接続端部の非重合部をそれぞれバスバの被接続端部に対して溶接することにより、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子の接続端部を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバの被接続端部と1つのパワー端子の接続端部との溶接、つまり2つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。 Therefore, by connecting the non-overlapping parts of the connection ends of the plurality of power terminals to the connected ends of the bus bar, the connection ends of the plurality of power terminals can be easily connected to the connected ends of the bus bar. Can be connected. Moreover, each welding becomes welding of the to-be-connected end part of a bus bar, and the connection end part of one power terminal, ie, the welding between two members. Therefore, each welding can be performed easily.
また、上述のごとく、バスバの被接続端部の配置面に対して複数のパワー端子の接続端部を配置している。そのため、バスバの被接続端部に対して1つのパワー端子を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置全体の小型化を実現することができる。 Further, as described above, the connection end portions of the plurality of power terminals are arranged on the arrangement surface of the connected end portion of the bus bar. Therefore, space saving can be achieved as compared with the conventional case where one power terminal is arranged for the connected end portion of the bus bar. Thereby, size reduction of the whole power converter device is realizable.
上記本発明の他の態様における電力変換装置において、バスバの配置面には、複数のパワー端子の接続端部がバスバの配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されている。
そのため、複数のパワー端子の接続端部をそれぞれバスバの被接続端部に対して溶接することにより、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子の接続端部を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバの被接続端部と1つのパワー端子の接続端部との溶接、つまり2つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。
In the power conversion device according to another aspect of the present invention described above, the connection end portions of the plurality of power terminals are arranged side by side so as not to overlap each other in the orthogonal direction perpendicular to the arrangement surface of the bus bar. .
Therefore, it is possible to easily connect the connection end portions of the plurality of power terminals to the connected end portion of the bus bar by welding the connection end portions of the plurality of power terminals to the connected end portions of the bus bar, respectively. it can. Moreover, each welding becomes welding of the to-be-connected end part of a bus bar, and the connection end part of one power terminal, ie, the welding between two members. Therefore, each welding can be performed easily.
また、上述のごとく、バスバの被接続端部の配置面に対して複数のパワー端子の接続端部を配置している。そのため、バスバの被接続端部に対して1つのパワー端子を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置全体の小型化を実現することができる。 Further, as described above, the connection end portions of the plurality of power terminals are arranged on the arrangement surface of the connected end portion of the bus bar. Therefore, space saving can be achieved as compared with the conventional case where one power terminal is arranged for the connected end portion of the bus bar. Thereby, size reduction of the whole power converter device is realizable.
このように、上記本発明の一の態様及び他の態様によれば、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。 Thus, according to the one aspect and the other aspect of the present invention, a plurality of power terminals can be easily connected to the connected end portion of the bus bar, and space saving and miniaturization are achieved. The power converter device which can be provided can be provided.
上記本発明の一の態様において、上記各パワー端子の接続端部の非重合部は、上記バスバの被接続端部に対して溶接されている。例えば、パワー端子の接続端部の非重合部とバスバの被接続端部との先端同士を近接又は接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合することができる。 In one aspect of the present invention, the non-overlapping portion of the connecting end portion of each power terminal is welded to the connected end portion of the bus bar. For example, the tips of the non-polymerized portion of the connecting end portion of the power terminal and the connected end portion of the bus bar are brought close to or in contact with each other, and the portions can be melted to join them.
また、上記パワー端子の接続端部の非重合部と上記バスバの被接続端部との先端同士等、両者の溶接部分を互いに先の尖った尖端形状とすることができる。この場合には、溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。 Further, the welded portions of the non-overlapping portion of the connecting end portion of the power terminal and the connected end portion of the bus bar can be formed in a pointed tip shape. In this case, when welding, an arc is likely to fly to the welded portion, and the heat capacity of the welded portion is reduced to facilitate melting. Thereby, weldability can be improved.
また、上記バスバの配置面には、複数の上記パワー端子の接続端部が上記直交方向において積層配置されている。すなわち、バスバの配置面に隣接しているパワー端子よりも外側のパワー端子については、バスバとの間に距離がある。そのため、パワー端子の接続端部の非重合部をバスバの配置面側に折り曲げる等して、バスバの被接続端部に近接又は接触させ、溶接する必要がある。 In addition, connection end portions of the plurality of power terminals are stacked on the arrangement surface of the bus bar in the orthogonal direction. In other words, there is a distance between the power terminal outside the power terminal adjacent to the bus bar arrangement surface and the bus bar. Therefore, it is necessary to weld the non-overlapping portion of the connecting end portion of the power terminal close to or in contact with the connected end portion of the bus bar by bending the bus bar to the arrangement surface side of the bus bar.
また、上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子よりも外側にある上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、少なくとも一部が上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部と平行かつ同一平面上にあり、上記バスバの上記配置面に近接又は接触している構成とすることができる(請求項2)。
この場合には、外側にあるパワー端子の接続端部の非重合部をバスバの被接続端部に対して溶接する作業が容易となる。
In addition, at least a part of the non-overlapping portion of the connection end portion of the power terminal outside the power terminal adjacent to the arrangement surface of the bus bar is adjacent to the arrangement surface of the bus bar. It is possible to adopt a configuration in which the connection end portion is parallel and coplanar with the non-overlapping portion, and is close to or in contact with the arrangement surface of the bus bar.
In this case, the work of welding the non-overlapping portion of the connecting end portion of the power terminal on the outside to the connected end portion of the bus bar becomes easy.
また、上記バスバの配置面に隣接する上記パワー端子とそれよりも外側にある上記パワー端子との接続端部の非重合部同士を平行かつ同一平面上とし、上記バスバの配置面に近接又は接触した位置とするためには、例えば、プレス加工等により、外側にあるパワー端子の接続端部の非重合部を折り曲げる等して実現することができる。 In addition, the non-overlapping portions of the connection end portions of the power terminal adjacent to the bus bar arrangement surface and the power terminal located outside thereof are parallel and on the same plane, and are close to or in contact with the bus bar arrangement surface. For example, the non-overlapping portion of the connection end portion of the power terminal on the outside can be bent by pressing or the like.
また、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部の上記非重合部同士の間に形成されている構成とすることができる(請求項3)。
この場合には、パワー端子の接続端部の非重合部をバスバの被接続端部に対して溶接する際に、隣接するパワー端子の接続端部の非重合部とバスバの被接続端部との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。
Further, the connected end portion of the bus bar is provided with a notched portion cut from the tip, and the notched portions are welded to the connected end portion of the bus bar. It can be set as the structure currently formed between the said non-polymerization parts of the said connection edge part of a power terminal (Claim 3).
In this case, when welding the non-overlapping portion of the connection end portion of the power terminal to the connected end portion of the bus bar, the non-overlapping portion of the connection end portion of the adjacent power terminal and the connected end portion of the bus bar It is possible to prevent arc jump to the welded portion.
上記本発明の他の態様において、上記各パワー端子の接続端部は、上記バスバの被接続端部に対して溶接されている。例えば、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との先端同士を近接又は接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合することができる。 In another aspect of the present invention, the connection end of each power terminal is welded to the connected end of the bus bar. For example, the ends of the connection end of the power terminal and the connected end of the bus bar are brought close to or in contact with each other, and the portions can be melted to join them.
また、上記パワー端子の接続端部と上記バスバの被接続端部との先端同士等、両者の溶接部分を互いに先の尖った尖端形状とすることができる。この場合には、溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。 In addition, the welded portions of the connecting ends of the power terminals and the connected end portions of the bus bars, for example, can have a sharpened tip shape. In this case, when welding, an arc is likely to fly to the welded portion, and the heat capacity of the welded portion is reduced to facilitate melting. Thereby, weldability can be improved.
また、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部の上記非重合部同士の間に形成されている構成とすることができる(請求項5)。
この場合には、パワー端子の接続端部の非重合部をバスバの被接続端部に対して溶接する際に、隣接するパワー端子の接続端部の非重合部とバスバの被接続端部との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。
Further, the connected end portion of the bus bar is provided with a notched portion cut from the tip, and the notched portions are welded to the connected end portion of the bus bar. It can be set as the structure currently formed between the said non-polymerization parts of the said connection edge part of a power terminal (Claim 5).
In this case, when welding the non-overlapping portion of the connection end portion of the power terminal to the connected end portion of the bus bar, the non-overlapping portion of the connection end portion of the adjacent power terminal and the connected end portion of the bus bar It is possible to prevent arc jump to the welded portion.
(実施例1)
電力変換装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1〜図6に示すごとく、半導体素子23を内蔵してなると共に半導体素子23に導通するパワー端子21を有する複数の半導体モジュール2と、パワー端子21が接続される複数のバスバ4とを備えている。
Example 1
The Example concerning a power converter device is described using figures.
As shown in FIGS. 1 to 6, the
パワー端子21は、バスバ4に接続する接続端部213を備えており、バスバ4は、パワー端子21の接続端部213が配置される配置面421を有すると共にパワー端子21の接続端部213が接続される被接続端部42を備えている。
バスバ4の配置面421には、複数のパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向Xにおいて積層配置されている。各パワー端子21の接続端部213の先端部には、直交方向Xにおいて他のパワー端子21の接続端部213と重ならない非重合部214が設けられている。各パワー端子21の接続端部213の非重合部214は、バスバ4の被接続端部42に対して溶接されている。
以下、これを詳説する。
The
On the
This will be described in detail below.
図1に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体モジュール2と冷却管31とを交互に積層してなり、半導体モジュール2の両主面に冷却管31が接触配置されている。
各冷却管31は、内部に水等の冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなる。また、複数の冷却管31は、その長手方向の両端において、互いに連結管32によって連結されている。また、積層方向の一端に配された冷却管31には、冷却媒体を導入するための冷媒導入管331と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管332とが連結されている。
As shown in FIG. 1, the
Each cooling
そして、上記の構成により、冷媒導入管331に導入された冷却媒体は、複数の冷却管31の冷媒流路を流れる。このとき、冷却媒体は、半導体モジュール2との間で熱交換を行い、半導体モジュール2を冷却する。熱交換を行った後の冷却媒体は、冷却管31の他端から連結管32を介して冷媒排出管332から排出される。
With the above configuration, the cooling medium introduced into the
また、隣り合う一対の冷却管31の間には、1個の半導体モジュール2が配設されている。また、複数の半導体モジュール2は、電源の正極側に接続される半導体モジュール2(2a)と、電源の負極側に接続される半導体モジュール2(2b)とを有しており、両者は、半導体モジュール2と冷却管31との積層方向において、隣り合うように配置されている。
One
図2(a)、(b)に示すごとく、半導体モジュール2(2a、2b)は、半導体素子23(図6)を内蔵する本体部20を有する。本体部20は、一対の主面201と二対の端面202とを有するカード状の直方体形状を有する。そして、対向する一対の端面202のうちの一方から複数のパワー端子21が突出して設けられており、他方から複数の制御端子22が突出して設けられている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the semiconductor module 2 (2a, 2b) has a
また、本体部20に内蔵されている半導体素子23(図6)は、スイッチング素子とダイオードとからなる。本例では、スイッチング素子として、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いている。また、ダイオードとして、フライホイールダイオードを用いている。
Moreover, the semiconductor element 23 (FIG. 6) built in the main-
図2(a)に示すごとく、一方の半導体モジュール2aは、正極側バスバ(図示略)に接続される正極側パワー端子21pを有する。正極側バスバは、電源の正極側に接続される。また、半導体モジュール2aは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。U相バスバ、V相バスバ、W相バスバは、三相交流の回転電機のU相、V相、W相の各電極に接続される。
As shown in FIG. 2A, one
図2(b)に示すごとく、他方の半導体モジュール2bは、負極側バスバ(図示略)に接続される負極側パワー端子21nを有する。負極側バスバは、電源の負極側に接続される。また、半導体モジュール2bは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。U相バスバ、V相バスバ、W相バスバは、三相交流の回転電機のU相、V相、W相の各電極に接続される。
As shown in FIG. 2B, the
また、図示を省略したが、一方の半導体モジュール2aの正極側パワー端子21pは、正極側バスバに対して溶接により接続されており、他方の半導体モジュール2bの負極側パワー端子21nは、負極側バスバに対して溶接により接続されている。
また、一方の半導体モジュール2aと他方の半導体モジュール2bとは、U相パワー端子21u同士が同じU相バスバに対して溶接により接続されている。また、V相パワー端子21v同士、W相パワー端子21w同士も、同じV相バスバ、W相バスバに対して溶接により接続されている。
Although not shown, the
In addition, the
以下、一例として、図3に示すごとく、W相バスバ(以下、適宜、単にバスバ4という)に対する両半導体モジュール2a、2bのW相パワー端子21w(以下、適宜、単にパワー端子21という)の接続について説明する。なお、一方の半導体モジュール2のパワー端子21をパワー端子21a、他方の半導体モジュール2bのパワー端子21をパワー端子21bとする。
Hereinafter, as an example, as shown in FIG. 3, connection of W-
同図に示すごとく、パワー端子21a、21bは、平板状であって、本体部20から突出する突出部211と、突出部211の先端から直角に折れ曲がって延びる延設部212と、延設部212の先端から直角に折れ曲がって突出部211の突出方向に延びると共にバスバ4に接続する接続端部213とを有する。
As shown in the figure, the
また、バスバ4は、平板状の本体部41と、本体部41の先端から直角に折れ曲がって延びると共にパワー端子21の接続端部213が接続される被接続端部42とを有する。被接続端部42は、その一方の面にパワー端子21の接続端部213が配置される配置面421を有する。
The
図4、図5に示すごとく、バスバ4の配置面421には、2つのパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向X(以下、単に直交方向Xという)において互いに重なるように積層して配置されている。
各パワー端子21a、21bの接続端部213の先端部には、直交方向Xにおいて他のパワー端子21の接続端部213と重ならない非重合部214が設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
A
具体的には、図4に示すごとく、一方のパワー端子21aの非重合部214は、接続端部213の先端部における幅方向の一方側を切り欠き、その反対側に形成してある。また、他方のパワー端子21bの非重合部214は、接続端部213の先端部における幅方向の他方側を切り欠き、その反対側に形成してある。すなわち、両パワー端子21a、21bの非重合部は、直交方向Xにおいて重ならないように、互い違いに形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
そして、図5に示すごとく、各パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214は、バスバ4の被接続端部42に対して溶接されている。
具体的には、パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214とバスバ4の被接続端部42との先端同士を接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合してある(同図の溶接部51)。
As shown in FIG. 5, the
Specifically, the ends of the
このとき、バスバ4の配置面421に隣接しているパワー端子21bよりも外側のパワー端子21aについては、バスバ4との間に距離がある。そのため、外側のパワー端子21aの接続端部213の非重合部214をバスバ4の配置面421側に折り曲げ、バスバ4の被接続端部42に接触させ、溶接してある。
At this time, the
次に、本例の電力変換装置1の回路構成について説明する。
図6に示すごとく、電力変換装置1は、電源19の直流電圧を昇圧する昇圧回路61と、昇圧後の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路62とを備えている。
昇圧回路61は、複数の半導体素子23を備えている。各半導体素子23は、スイッチング素子(IGBT素子)231とスイッチング素子231に逆並列接続されたフライホイールダイオード232とからなる。
Next, the circuit configuration of the
As shown in FIG. 6, the
The
インバータ回路62は、複数の半導体素子23を備えている。各半導体素子23は、スイッチング素子(IGBT素子)231とスイッチング素子231に逆並列接続されたフライホイールダイオード232とからなる。また、半導体素子23には、正極側バスバに接続される正極側半導体素子23pと、負極側バスバに接続される負極側半導体素子23nとがある。
そして、一方の半導体モジュール2a(図2(a))には、3個の正極側半導体素子23pが内蔵されており、他方の半導体モジュール2b(図2(b))には、3個の負極側半導体素子23nが内蔵されている。
The
One
次に、本例の電力変換装置1における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1において、バスバ4の配置面421には、複数のパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向Xにおいて積層配置されている。また、各パワー端子21の接続端部213の先端部には、直交方向Xにおいて他のパワー端子21の接続端部213と重ならない非重合部214が設けられている。すなわち、各パワー端子21の接続端部213の非重合部214は、直交方向Xにおいて、他のパワー端子21と重なることなく、バスバ4の被接続端部42に対して対向配置されることになる。
Next, the effect in the
In the
そのため、複数のパワー端子21の接続端部213の非重合部214をそれぞれバスバ4の被接続端部42に対して溶接することにより、バスバ4の被接続端部42に対して複数のパワー端子21の接続端部213を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバ4の被接続端部42と1つのパワー端子21の接続端部213との溶接、つまり2つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。
Therefore, a plurality of power terminals are connected to the
また、上述のごとく、バスバ4の被接続端部42の配置面421に対して複数のパワー端子21の接続端部213を配置している。そのため、バスバ4の被接続端部42に対して1つのパワー端子21を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置1全体の小型化を実現することができる。
In addition, as described above, the
このように、本例によれば、バスバ4の被接続端部42に対して複数のパワー端子21を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置1を提供することができる。
Thus, according to this example, the power converter device can easily connect the plurality of
(実施例2)
本例は、図7、図8に示すごとく、パワー端子21の接続端部213の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、バスバ4の配置面421に隣接するパワー端子21bよりも外側にあるパワー端子21aの接続端部213の非重合部214は、バスバ4の配置面421に隣接するパワー端子21bの接続端部213の非重合部214と平行かつ同一平面上にあり、バスバ4の配置面421に近接(接触)している。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 7 and 8, the configuration of the
In this example, as shown in the figure, the
なお、外側のパワー端子21aの接続端部213の非重合部214は、プレス加工により、バスバ4の配置面421側に向かって直交方向Xに折り曲げられ、さらにバスバ4の配置面421に平行な方向に折り曲げられている。これにより、バスバ4の配置面421に隣接するパワー端子21bの接続端部213の非重合部214と平行かつ同一平面上となり、バスバ4の配置面421に近接(接触)した位置となる。
その他は、実施例1と同様の構成である。
The
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
本例の場合には、外側にあるパワー端子21aの接続端部213の非重合部214をバスバ4の被接続端部42に対して溶接する作業が容易となる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the operation | work which welds the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図9、図10に示すごとく、バスバ4の被接続端部42の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、バスバ4の被接続端部42には、その先端から切り込まれた切欠部422が設けられている。切欠部422は、バスバ4の被接続端部42に対して溶接された2つのパワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214同士の間に形成されている。すなわち、バスバ4の被接続端部42の切欠部422の両側に、それぞれパワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214が配置され、溶接されている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
(Example 3)
In this example, as shown in FIGS. 9 and 10, the configuration of the
In this example, as shown in the figure, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
本例の場合には、それぞれのパワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214をバスバ4の被接続端部42に対して溶接する際に、隣接するパワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214とバスバ4の被接続端部42との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, when welding the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図11〜図14に示すごとく、パワー端子21の接続端部213及びバスバ4の被接続端部42の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214とバスバ4の被接続端部42との溶接部分は、互いに先が尖った尖端形状である。
Example 4
In this example, as shown in FIGS. 11 to 14, the configuration of the
In this example, as shown in the figure, the welded portion between the
すなわち、図11、図12に示す例では、両パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214は、先が尖った尖端形状となっている。また、バスバ4の被接続端部42において、それぞれのパワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214が溶接される部分は、それぞれ先が尖った尖端形状となっている。
That is, in the example shown in FIGS. 11 and 12, the
また、図13、図14に示す例では、バスバ4の被接続端部42は、先が尖った尖端形状となっている。また、両パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214は、そのバスバ4の被接続端部42の先端の形状に沿った形状となっており、ちょうどバスバ4の被接続端部42の先端の頂点部分から2つに分割したような形状となっている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
Moreover, in the example shown in FIG. 13, FIG. 14, the to-
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
本例の場合には、パワー端子21a、21bの接続端部213の非重合部214とバスバ4の被接続端部42との先端同士を溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, when welding the tips of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例5)
本例は、図15〜図17に示すごとく、半導体モジュール2の構成を変更した例である。
本例では、図17に示すごとく、半導体モジュール2と冷却管3との積層方向において、電源の正極側に接続される半導体モジュール2a同士が隣り合うように並んで配置され、並列接続されている。また、電源の負極側に接続される半導体モジュール2b同士が隣り合うように並んで配置され、並列接続されている。
(Example 5)
In this example, as shown in FIGS. 15 to 17, the configuration of the
In this example, as shown in FIG. 17, in the stacking direction of the
図15(a)に示すごとく、半導体モジュール2aの一方は、正極側バスバ(図示略)に接続される正極側パワー端子21pを有する。また、半導体モジュール2aは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。
図15(b)に示すごとく、半導体モジュール2aの他方も、もう一方と同様である。
As shown in FIG. 15A, one of the
As shown in FIG. 15B, the other of the
図17に示すごとく、両半導体モジュール2aは、正極側パワー端子21p同士が正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、U相パワー端子21u同士、V相パワー端子21v同士、W相パワー端子21w同士も、それぞれ同じU相バスバ、V相バスバ、W相バスバに対して溶接により接続されている。なお、図17では、一例として、バスバ(W相バスバ)4に対する両半導体モジュール2aのパワー端子(W相パワー端子)21の接続について示してある。
As shown in FIG. 17, in both
図16(a)に示すごとく、半導体モジュール2bの一方は、負極側バスバ(図示略)に接続される負極側パワー端子21nを有する。また、半導体モジュール2bは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。
図15(b)に示すごとく、半導体モジュール2bの他方も、もう一方と同様である。
As shown in FIG. 16A, one of the
As shown in FIG. 15B, the other of the
図17に示すごとく、両半導体モジュール2bは、負極側パワー端子21n同士が正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、U相パワー端子21u同士、V相パワー端子21v同士、W相パワー端子21w同士も、それぞれ同じU相バスバ、V相バスバ、W相バスバに対して溶接により接続されている。なお、図17では、一例として、バスバ(W相バスバ)4に対する両半導体モジュール2bのパワー端子(W相パワー端子)21の接続について示してある。
As shown in FIG. 17, in both the
さらに、本例では、同図に示すごとく、両半導体モジュール2aのパワー端子21a及び両半導体モジュールbのパワー端子21bは、すべて同じ1つのバスバ4に接続されている。
その他は、実施例1と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
Furthermore, in this example, as shown in the figure, the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and has the same operation and effect.
(実施例6)
本例は、図18、図19に示すごとく、半導体モジュール2の構成を変更した例である。
本例では、図18(a)に示すごとく、半導体モジュール2と冷却管3との積層方向において、隣り合う半導体モジュール2の一方は、正極側バスバ(図示略)に接続される正極側パワー端子21p及び負極バスバ(図示略)に接続される負極側パワー端子21nを有する。また、W相バスバ(図示略)に接続されるW相パワー端子21wを有する。なお、W相パワー端子21wに代えて、U相バスバ、V相バスバに接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21vでもよい。
図18(b)に示すごとく、半導体モジュール2の他方も、もう一方と同様である。
(Example 6)
In this example, as shown in FIGS. 18 and 19, the configuration of the
In this example, as shown in FIG. 18A, in the stacking direction of the
As shown in FIG. 18B, the other of the
図示を省略したが、両半導体モジュール2は、正極側パワー端子21p同士が同じ正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、負極側パワー端子21n同士が同じ負極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、W相パワー端子21w同士が同じW相バスバに対して溶接により接続されている。
Although not shown, in both
図19に示すごとく、半導体モジュール2には、1個の正極側半導体素子23p及び1個の負極側半導体素子23nが内蔵されている。また、半導体モジュール2同士は、並列接続されている。
その他は、実施例1と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
As shown in FIG. 19, the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and has the same operation and effect.
(実施例7)
本例は、図20、図21に示すごとく、半導体モジュール2の構成を変更した例である。
本例では、図20(a)に示すごとく、半導体モジュール2と冷却管3との積層方向において、隣り合う半導体モジュール2の一方は、正極側バスバ(図示略)に接続される正極側パワー端子21p及び負極バスバ(図示略)に接続される負極側パワー端子21nを有する。また、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。
図20(b)に示すごとく、半導体モジュール2の他方も、もう一方と同様である。
(Example 7)
In this example, as shown in FIGS. 20 and 21, the configuration of the
In this example, as shown in FIG. 20A, in the stacking direction of the
As shown in FIG. 20B, the other of the
図示を省略したが、両半導体モジュール2は、正極側パワー端子21p同士が同じ正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、負極側パワー端子21n同士が同じ負極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、U相パワー端子21u同士、V相パワー端子21v同士、W相パワー端子21w同士が同じU相バスバ、V相バスバ、W相バスバに対して溶接により接続されている。
Although not shown, in both
図21に示すごとく、半導体モジュール2には、3個の正極側半導体素子23p及び3個の負極側半導体素子23nが内蔵されている。また、半導体モジュール2同士は、並列接続されている。
その他は、実施例1と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
As shown in FIG. 21, the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and has the same operation and effect.
(実施例8)
電力変換装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図22〜図24に示すごとく、半導体素子23を内蔵してなると共に半導体素子23に導通するパワー端子21を有する複数の半導体モジュール2と、パワー端子21が接続される複数のバスバ4とを備えている。
(Example 8)
The Example concerning a power converter device is described using figures.
As shown in FIGS. 22 to 24, the
パワー端子21は、バスバ4に接続する接続端部213を備えており、バスバ4は、パワー端子21の接続端部213が配置される配置面421を有すると共にパワー端子21の接続端部213が接続される被接続端部42を備えている。
バスバ4の配置面421には、複数のパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向Xにおいて互いに重ならないように並んで配置されている。各パワー端子21の接続端部213は、バスバ4の被接続端部42に対して溶接されている。
以下、これを詳説する。
The
On the
This will be described in detail below.
図1を参照のごとく、本例の電力変換装置1は、半導体モジュール2と冷却管31とを交互に積層してなり、半導体モジュール2の両主面に冷却管3が接触配置されている。
各冷却管31は、内部に水等の冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなる。また、複数の冷却管31は、その長手方向の両端において、互いに連結管32によって連結されている。また、積層方向の一端に配された冷却管31には、冷却媒体を導入するための冷媒導入管331と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管332とが連結されている。
As shown in FIG. 1, the
Each cooling
そして、上記の構成により、冷媒導入管331に導入された冷却媒体は、複数の冷却管31の冷媒流路を流れる。このとき、冷却媒体は、半導体モジュール2との間で熱交換を行い、半導体モジュール2を冷却する。熱交換を行った後の冷却媒体は、冷却管31の他端から連結管32を介して冷媒排出管332へ排出される。
With the above configuration, the cooling medium introduced into the
また、隣り合う一対の冷却管31の間には、1個の半導体モジュール2が配設されている。また、複数の半導体モジュール2は、電源の正極側に接続される半導体モジュール2(2a)と、電源の負極側に接続される半導体モジュール2(2b)とを有しており、両者は、半導体モジュール2と冷却管31との積層方向において、隣り合うように配置されている。
One
図22(a)、(b)に示すごとく、半導体モジュール2(2a、2b)は、半導体素子23(図6参照)を内蔵する本体部20を有する。本体部20は、一対の主面201と二対の端面202とを有するカード状の直方体形状を有する。そして、対向する一対の端面202のうちの一方から複数のパワー端子21が突出して設けられており、他方から複数の制御端子22が突出して設けられている。
As shown in FIGS. 22A and 22B, the semiconductor module 2 (2a, 2b) has a
また、本体部20に内蔵されている半導体素子23(図6参照)は、スイッチング素子とダイオードとからなる。本例では、スイッチング素子として、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いている。また、ダイオードとして、フライホイールダイオードを用いている。
In addition, the semiconductor element 23 (see FIG. 6) built in the
図22(a)に示すごとく、一方の半導体モジュール2aは、正極側バスバ(図示略)に接続される正極側パワー端子21pを有する。正極側バスバは、電源の正極側に接続される。また、半導体モジュール2aは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。U相バスバ、V相バスバ、W相バスバは、三相交流の回転電機のU相、V相、W相の各電極に接続される。
As shown in FIG. 22A, one
図22(b)に示すごとく、他方の半導体モジュール2bは、負極側バスバ(図示略)に接続される負極側パワー端子21nを有する。負極側バスバは、電源の負極側に接続される。また、半導体モジュール2bは、それぞれU相バスバ、V相バスバ、W相バスバ(いずれも図示略)に接続されるU相パワー端子21u、V相パワー端子21v、W相パワー端子21wを有する。U相バスバ、V相バスバ、W相バスバは、三相交流の回転電機のU相、V相、W相の各電極に接続される。
As shown in FIG. 22B, the
また、図示を省略したが、一方の半導体モジュール2aの正極側パワー端子21pは、正極側バスバに対して溶接により接続されており、他方の半導体モジュール2bの負極側パワー端子21nは、負極側バスバに対して溶接により接続されている。
また、一方の半導体モジュール2aと他方の半導体モジュール2bとは、U相パワー端子21u同士が同じU相バスバに対して溶接により接続されている。また、V相パワー端子21v同士、W相パワー端子21w同士も、同じV相バスバ、W相バスバに対して溶接により接続されている。
Although not shown, the
In addition, the
以下、一例として、図23に示すごとく、W相バスバ(以下、適宜、単にバスバ4という)に対する両半導体モジュール2a、2bのW相パワー端子21w(以下、適宜、単にパワー端子21という)の接続について説明する。なお、一方の半導体モジュール2のパワー端子21をパワー端子21a、他方の半導体モジュール2bのパワー端子21をパワー端子21bとする。
Hereinafter, as an example, as shown in FIG. 23, connection of W-
同図に示すごとく、パワー端子21a、21bは、平板状であって、本体部20から突出する突出部211と、突出部211の先端から直角に折れ曲がって延びる延設部212と、延設部212の先端から直角に折れ曲がって突出部211の突出方向に延びると共にバスバ4に接続する接続端部213とを有する。
As shown in the figure, the
また、バスバ4は、平板状の本体部41と、本体部41の先端から直角に折れ曲がって延びると共にパワー端子21の接続端部213が接続される被接続端部42とを有する。被接続端部42は、その一方の面にパワー端子21の接続端部213が配置される配置面421を有する。
The
図24に示すごとく、バスバ4の配置面421には、2つのパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向X(以下、単に直交方向Xという)において互いに重ならないように並んで配置されている。
各パワー端子21a、21bの接続端部213は、バスバ4の被接続端部42に対して溶接されている。具体的には、パワー端子21の接続端部213とバスバ4の被接続端部42との先端同士を接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合してある(同図の溶接部51)。
As shown in FIG. 24, the
The
次に、本例の電力変換装置1の回路構成について説明する。
図6を参照のごとく、電力変換装置1は、電源19の直流電圧を昇圧する昇圧回路61と、昇圧後の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路62とを備えている。
昇圧回路61は、複数の半導体素子23を備えている。各半導体素子23は、スイッチング素子(IGBT素子)231とスイッチング素子231に逆並列接続されたフライホイールダイオード232とからなる。
Next, the circuit configuration of the
As shown in FIG. 6, the
The
インバータ回路62は、複数の半導体素子23を備えている。各半導体素子23は、スイッチング素子(IGBT素子)231とスイッチング素子231に逆並列接続されたフライホイールダイオード232とからなる。また、半導体素子23には、正極側バスバに接続される正極側半導体素子23pと、負極側バスバに接続される負極側半導体素子23nとがある。
そして、一方の半導体モジュール2a(図22(a))には、3個の正極側半導体素子23pが内蔵されており、他方の半導体モジュール2b(図22(b))には、3個の負極側半導体素子23nが内蔵されている。
The
One
次に、本例の電力変換装置1における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1において、バスバ4の配置面421には、複数のパワー端子21の接続端部213がバスバ4の配置面421に直交する直交方向Xにおいて互いに重ならないように並んで配置されている。
そのため、複数のパワー端子21の接続端部213をそれぞれバスバ4の被接続端部42に対して溶接することにより、バスバ4の被接続端部42に対して複数のパワー端子21の接続端部213を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバ4の被接続端部42と1つのパワー端子21の接続端部213との溶接、つまり2つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。
Next, the effect in the
In the
Therefore, the connection end portions of the plurality of
また、上述のごとく、バスバ4の被接続端部42の配置面421に対して複数のパワー端子21の接続端部213を配置している。そのため、バスバ4の被接続端部42に対して1つのパワー端子21を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置1全体の小型化を実現することができる。
In addition, as described above, the
このように、本例によれば、バスバ4の被接続端部42に対して複数のパワー端子21を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置1を提供することができる。
Thus, according to this example, the power converter device can easily connect the plurality of
なお、本例の構成においても、実施例3のようにバスバ4の被接続端部42の構成を変更したり、実施例4のようにパワー端子21の接続端部213及びバスバ4の被接続端部42の構成を変更したり、実施例5〜7のように半導体モジュール2の構成を変更したりすることができる。
Also in the configuration of this example, the configuration of the
1 電力変換装置
2 半導体モジュール
21 パワー端子
23 半導体素子
213 接続端部
214 非重合部
4 バスバ
42 被接続端部
421 配置面
X 直交方向
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において積層配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部の先端部には、上記直交方向において他の上記パワー端子の上記接続端部と重ならない非重合部が設けられており、
上記各パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules having a power terminal that is electrically connected to the semiconductor element, and a plurality of bus bars to which the power terminal is connected.
The power terminal includes a connection end to be connected to the bus bar,
The bus bar includes a connection end portion to which the connection end portion of the power terminal is connected and has an arrangement surface on which the connection end portion of the power terminal is disposed.
On the arrangement surface of the bus bar, the connection end portions of a plurality of the power terminals are stacked in an orthogonal direction orthogonal to the arrangement surface of the bus bar,
The tip of the connection end of each power terminal is provided with a non-overlapping portion that does not overlap the connection end of the other power terminal in the orthogonal direction,
The non-overlapping portion of the connection end of each power terminal is welded to the connected end of the bus bar.
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules having a power terminal that is electrically connected to the semiconductor element, and a plurality of bus bars to which the power terminal is connected.
The power terminal includes a connection end to be connected to the bus bar,
The bus bar includes a connection end portion to which the connection end portion of the power terminal is connected and has an arrangement surface on which the connection end portion of the power terminal is disposed.
On the arrangement surface of the bus bar, the connection end portions of the plurality of power terminals are arranged side by side so as not to overlap each other in an orthogonal direction perpendicular to the arrangement surface of the bus bar,
The power conversion device, wherein the connection end of each power terminal is welded to the connected end of the bus bar.
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