JP2013031330A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置において、ケース10は、底面10a上に流路形成体12A,12Bが所定空間Sを隔てて並列配置され、所定空間Sと対向する底面領域に開口100Bが形成されている。そして、パワー半導体モジュール300Vは、モジュールケースの引出部が流路形成体12Aの所定空間に対向する面に配置されるように、冷媒流路120に挿入され、コンデンサバスバー501は流路形成体12Bから所定空間Sに引き出され、直流正極端子157,直流負極端子158およびコンデンサバスバー501(504,506)は、開口100Bと対向する位置で接続されている。
【選択図】図29
Description
図6、7はパワーモジュールユニット5を示す図であり、図6は斜視図、図7は分解斜視図である。パワーモジュールユニット5は、冷媒流路が形成されたケースである流路形成体12Aと、バスバーホルダ800と、交流バスバー802U,802V,802Wと、遮蔽板50と、電流センサモジュール180と、パワー半導体モジュール300U,300V,300Wとを備えている。流路形成体12Aは、後述するように冷媒が流れる冷媒流路を備え、流路形成体12Aに設けられた部品を冷却する冷却器として機能するものである。
パワー半導体モジュール300U〜300Wの詳細を、図8〜13を用いて説明する。図2に示したように、インバータ回路140には、U,VおよびW相のそれぞれに関する直列回路150が設けられている。パワー半導体モジュール300UにはU相の直列回路150が設けられ、パワー半導体モジュール300VにはV相の直列回路150が設けられ、パワー半導体モジュール300WにはW相の直列回路150が設けられている。パワー半導体モジュール300U〜300Wはいずれも同一構造を有しており、ここではパワー半導体モジュール300Uを例に説明する。
図15、16はコンデンサユニット4を示す図であり、図15は斜視図、図16は分解斜視図である。図16に示すように、コンデンサユニット4は、冷媒流路が形成されたケースである流路形成体12B、複数のコンデンサ素子500a、コンデンサバスバー501、Yコンデンサ40、放電抵抗41およびコンデンサ封止樹脂42を備えている。複数のコンデンサ素子500aは、図2に示したコンデンサ500を構成するものであり、後述するようにコンデンサバスバー501に並列接続されている。なお、コンデンサ500は1以上のコンデンサ素子500aで構成されている。
図19〜22はコンデンサバスバー501を説明する図である。コンデンサバスバー501には複数のコンデンサ素子500aが接続されている。複数のコンデンサ素子500aは、コンデンサバスバー501上に載置されるように接続されている。図19は複数のコンデンサ素子500aが接続されたコンデンサバスバー501を示す斜視図である。図20は、図19に示すコンデンサバスバー501の裏面側を示す図である。図21はコンデンサバスバー501の分解斜視図である。図22はコンデンサバスバー501とコンデンサ素子500aとの接続を説明する図である。
図30,31は第1の変形例を説明する図である。図30は電力変換装置200の斜視図、図31は図30のE−E断面図である。なお、図30,31では構造が分かりやすいように上カバー3やバスバーホルダ800を省略して示した。上述した実施の形態では、回路基板20をコンデンサユニット4およびパワーモジュールユニット5の両方に跨るように配置したが、第1の変形例では、パワーモジュールユニット5の上方に回路基板20Aを配置するようにした。上述したように回路基板20には制御回路172およびドライバ回路174が実装されていたが、回路基板20Aにはドライバ回路174が実装されている。
図32,33は第2の変形例を説明する図である。図32は電力変換装置200の斜視図、図33は図32のF−F断面図である。なお、図32,33では構造が分かりやすいように上カバー3やバスバーホルダ800を省略して示した。第2の変形例では、回路基板20Bをコンデンサユニット4の上方に配置するようにした。回路基板20Bは、流路形成体12Bの上面に形成された支柱124上にビス止めされている。回路基板20Bには制御回路172およびドライバ回路174が実装され、上位の制御装置との間で信号の送信および受信を行うための通信用コネクタ21が設けられている。
(1)電力変換装置200は、直流電流を平滑化するコンデンサ500と、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子(IGBT328,330、ダイオード156,166)が有底筒状のモジュールケース304に収納され、モジュールケース304の引出部から直流正極端子157,直流負極端子158、交流端子159および信号端子325U,325L,336U,336Lが引き出されているパワー半導体モジュール300U〜300Wと、コンデンサ500と直流正極端子157,直流負極端子158とを接続するコンデンサバスバー501と、パワー半導体モジュール300U〜300Wが挿入される冷媒流路120が形成された流路形成体12Aと、コンデンサ500およびコンデンサバスバー501を冷却するための冷媒流路1202とが形成された流路形成体12Bと、底面10a上に流路形成体12A,12Bが所定空間Sを隔てて並列配置され、所定空間Sと対向する底面領域に開口100A〜100Cが形成されたケース10と、を備える。
Claims (7)
- 直流電流を平滑化するコンデンサと、
前記直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子が有底筒状のモジュールケースに収納され、該モジュールケースの引出部から直流端子、交流端子および信号端子が引き出されているパワー半導体モジュールと、
前記コンデンサと前記直流端子とを接続するコンデンサバスバーと、
前記パワー半導体モジュールが挿入される第1冷媒流路が形成された第1流路形成体と、
前記コンデンサおよび前記コンデンサバスバーを冷却するための第2冷媒流路とが形成された第2流路形成体と、
底面上に前記第1および第2流路形成体が所定空間を隔てて並列配置され、前記所定空間と対向する底面領域に開口が形成されたケースと、を備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記モジュールケースの引出部が前記第2流路形成体の前記所定空間に対向する面に配置されるように、前記第1冷媒流路に挿入され、
前記コンデンサバスバーは前記第2流路形成体から前記所定空間に引き出され、前記直流端子およびコンデンサバスバーは前記開口と対向する位置で接続されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記パワー半導体モジュールは、前記パワー半導体素子を駆動するための駆動信号が入力される信号端子を有し、
前記駆動信号を出力する駆動回路が実装され、前記第1流路形成体に関して前記底面と反対側に、前記第1流路形成体と対向するように配置された回路基板を備え、
前記パワー半導体モジュールから前記所定空間に引き出された前記信号端子は、該所定空間において前記回路基板方向に伸延されて該回路基板と接続されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記パワー半導体素子の駆動を制御するための制御信号を出力する制御回路、および前記制御信号に基づいて前記パワー半導体素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路の少なくとも一方が実装され、前記第2流路形成体に関して前記底面と反対側に、前記第2流路形成体と対向するように配置された回路基板を備え、
前記第2流路形成体には前記コンデンサおよび前記コンデンサバスバーが収納される凹部が形成され、該凹部の開口側が前記ケースの底面と対向するように形成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記回路基板と前記第2流路形成体との間に密着して配設される放熱シートを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記ケースは金属で形成されるとともに接地部を有し、
前記第1流路形成体は金属で形成されるとともに、前記底面と反対側の周面に突出するように形成された支持部を有し、
前記第1流路形成体の、前記底面と反対側の周面に固定され、前記パワー半導体モジュールに接続されて前記交流電流を装置外へ出力するための交流バスバーと、
前記パワー半導体素子の駆動を制御するための制御信号を出力する制御回路、および前記制御信号に基づいて前記パワー半導体素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路の少なくとも一方が実装され、前記交流バスバーと対向する位置に配置される回路基板と、
前記支持部に固定され、前記交流バスバーと前記回路基板との間に配置される電磁遮蔽板と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記第1流路形成体の、前記底面と反対側の周面に固定され、前記パワー半導体モジュールに接続されて前記交流電流を装置外へ出力するための交流バスバーと、
前記パワー半導体素子の駆動を制御するための制御信号を出力する制御回路、および制御信号に基づいて前記パワー半導体素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路が実装され、前記第1および第2流路形成体に関して前記底面と反対側に、前記交流バスバーおよび前記第2流路形成体と対向するように配置された回路基板と、を備え、
前記駆動回路は、前記回路基板において前記交流バスバーと対向する第1領域に実装され、
前記制御回路は、前記回路基板において前記第2流路形成体と対向する第2領域に実装されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサバスバーは、前記凹部内に収納された前記コンデンサと凹部壁面との間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
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