JP2013074721A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する複数の冷媒流路とを積層してなる積層体を備えると共に、上記半導体モジュールと電気的に接続されたコンデンサ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 stacked body in which a plurality of semiconductor modules and a plurality of refrigerant flow paths for cooling the semiconductor modules are stacked, and including a capacitor electrically connected to the semiconductor module. .
例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータ等の電力変換装置として、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する複数の冷媒流路とを積層してなる積層体を備えたものがある(特許文献1)。そして、かかる電力変換装置は、入力された直流電力の電圧を平滑化するための平滑コンデンサ等のコンデンサを備えている。 For example, as a power conversion device such as an inverter that converts DC power into AC power, a stack formed by stacking a plurality of semiconductor modules that constitute a part of a power conversion circuit and a plurality of refrigerant channels that cool the semiconductor modules Some have a body (Patent Document 1). And this power converter device is provided with capacitors, such as a smoothing capacitor for smoothing the voltage of the input direct-current power.
例えば、特許文献1の実施例に記載された電力変換装置は、一対の入力端子から入力された直流電力を電力変換して三相交流電力として3本の出力端子から出力するよう構成されている。つまり、この電力変換装置は、直流電源と接続される2本の入力端子と、三相交流負荷(回転電機)と接続される3本の出力端子とを備えている。そして、コンデンサの一対の電極は一対の入力端子とそれぞれ電気的に接続される。具体的には、コンデンサの一対の端子が、電源と接続される電力変換装置における一対の入力端子となっている。
上記電力変換装置において、これら一対の入力端子は、3本の出力端子と共に、積層体に対して積層方向に直交する同一方向へ引き出されている。
For example, the power conversion device described in the example of
In the power conversion device, the pair of input terminals are drawn out in the same direction orthogonal to the stacking direction with respect to the stacked body together with the three output terminals.
しかしながら、上記のように、入力端子と出力端子とを共に積層体に対して積層方向に直交する同一方向に引き出そうとしたとき、入力端子と出力端子との配置スペースを充分に確保するために電力変換装置の寸法を大きくせざるをなくなる場合がある。つまり、例えば上記のように2本の入力端子と3本の出力端子とを積層方向に直交する同一方向に引き出すと、これら5本の端子が積層方向に並ぶこととなり、その配置スペースの積層方向の寸法が積層体の寸法よりも大きくなってしまうおそれがある。特に、昇降圧のためのコンバータを備えていないインバータ等、半導体モジュールの数が少ない電力変換装置の場合には、積層体の積層方向の寸法が小さくなる傾向にある。この場合に、入力端子と出力端子との双方を、積層体に対して積層方向に直交する方向の同一方向に配置すると、入力端子及び出力端子のために、電力変換装置の積層方向の体格が大きくなってしまうこととなる。
したがって、電力変換装置のコンパクト化に限界が生じ、電力変換装置の搭載スペースの省スペース化が困難となる。
However, as described above, when both the input terminal and the output terminal are to be pulled out in the same direction perpendicular to the stacking direction with respect to the stacked body, the power is required to secure a sufficient arrangement space between the input terminal and the output terminal. In some cases, the size of the conversion device must be increased. That is, for example, when two input terminals and three output terminals are pulled out in the same direction orthogonal to the stacking direction as described above, these five terminals are aligned in the stacking direction, and the stacking direction of the arrangement space May be larger than the dimensions of the laminate. In particular, in the case of a power conversion device with a small number of semiconductor modules, such as an inverter that does not include a converter for step-up / step-down, the dimension of the stack in the stacking direction tends to be small. In this case, when both the input terminal and the output terminal are arranged in the same direction perpendicular to the stacking direction with respect to the stacked body, the physique in the stacking direction of the power converter is reduced due to the input terminal and the output terminal. It will become bigger.
Therefore, there is a limit to downsizing the power conversion device, and it becomes difficult to save the space for mounting the power conversion device.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、コンパクト化が容易な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 an object of the present invention is to provide a power conversion device that can be easily made compact.
本発明の一態様は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する複数の冷媒流路とを積層してなる積層体を備えると共に、上記半導体モジュールと電気的に接続されたコンデンサを備え、一対の入力端子から入力された直流電力を電力変換して交流電力として複数の出力端子から出力するよう構成された電力変換装置であって、
上記コンデンサの一対の電極は、上記一対の入力端子にそれぞれ電気的に接続され、
上記出力端子は、上記積層体の積層方向と上記半導体モジュールの主電極端子の突出方向との双方に直交する同一方向に引き出され、
上記入力端子は、上記積層体の積層方向の同一方向に引き出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 embodiment of the present invention includes a stacked body in which a plurality of semiconductor modules forming a part of a power conversion circuit and a plurality of refrigerant flow paths for cooling the semiconductor modules are stacked. A power conversion device configured to convert DC power input from a pair of input terminals and output from a plurality of output terminals as AC power,
The pair of electrodes of the capacitor are electrically connected to the pair of input terminals, respectively.
The output terminal is drawn out in the same direction orthogonal to both the stacking direction of the stacked body and the protruding direction of the main electrode terminal of the semiconductor module,
The input terminal is drawn out in the same direction as the stacking direction of the stacked body (claim 1).
上記電力変換装置において、上記出力端子は、上記積層体の積層方向と上記半導体モジュールの主電極端子の突出方向との双方に直交する同一方向に引き出され、上記入力端子は、上記積層体の積層方向の同一方向に引き出されている。つまり、入力端子は、出力端子と異なる方向に引き出されている。これにより、入力端子と出力端子とが、積層方向に並んで配置されることがなく、これらの端子の配置スペースが積層方向に長くなることを防ぐことができる。 In the power conversion device, the output terminal is drawn out in the same direction perpendicular to both the stacking direction of the stacked body and the protruding direction of the main electrode terminal of the semiconductor module, and the input terminal is stacked in the stacked body of the stacked body. It is pulled out in the same direction. That is, the input terminal is drawn out in a different direction from the output terminal. Thereby, the input terminal and the output terminal are not arranged side by side in the stacking direction, and it is possible to prevent the arrangement space of these terminals from becoming long in the stacking direction.
これによって、特に積層体の積層段数が少なく、積層体の積層方向の寸法が小さい場合において、入力端子及び出力端子のために電力変換装置全体の積層方向の体格が大きくなることを防ぐことができる。
その結果、電力変換装置のコンパクト化を容易にすることができる。
As a result, the physique in the stacking direction of the entire power conversion device can be prevented from increasing due to the input terminal and the output terminal, particularly when the number of stacking layers of the stack is small and the dimension in the stacking direction of the stack is small. .
As a result, the power converter can be easily made compact.
以上のごとく、本発明によれば、コンパクト化が容易な電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power converter that can be easily downsized.
上記電力変換装置において、上記複数の冷媒流路へ冷却媒体を導入する冷媒導入パイプと、上記複数の冷媒流路から冷却媒体を排出する冷媒排出パイプとが、上記積層体における積層方向の一端から同一方向に突出形成されており、上記一対の入力端子は、上記冷媒導入パイプ及び上記冷媒排出パイプの突出方向と同一方向に引き出されていることが好ましい(請求項2)。この場合には、上記入力端子を設けることによって電力変換装置が大型化することを、より効果的に防ぐことができる。すなわち、上記冷媒導入パイプ及び上記冷媒排出パイプは、積層体から積層方向に突出しているが、上記冷媒導入パイプと上記冷媒排出パイプとの間、或いはこれらのパイプの脇には、デッドスペースが形成されやすい。そこで、これらのパイプの突出方向に入力端子を引き出すことにより、上記デッドスペースを有効利用して、電力変換装置をコンパクト化することができる。 In the power conversion device, a refrigerant introduction pipe that introduces a cooling medium into the plurality of refrigerant flow paths and a refrigerant discharge pipe that discharges the cooling medium from the plurality of refrigerant flow paths from one end in the stacking direction of the stacked body. Preferably, the pair of input terminals are drawn out in the same direction as the protruding direction of the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe. In this case, it can prevent more effectively that a power converter device enlarges by providing the said input terminal. That is, the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe protrude from the laminated body in the lamination direction, but a dead space is formed between the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe or on the side of these pipes. Easy to be. Therefore, by pulling out the input terminals in the protruding direction of these pipes, the dead space can be effectively used and the power converter can be made compact.
また、上記複数の冷媒流路へ冷却媒体を導入する冷媒導入パイプと、上記複数の冷媒流路から冷却媒体を排出する冷媒排出パイプとが、上記積層体における積層方向の一端から同一方向に突出形成されており、上記一対の入力端子は、上記冷媒導入パイプ及び上記冷媒排出パイプの突出方向と反対方向に引き出されていてもよい(請求項3)。この場合には、上記冷媒導入パイプと上記冷媒排出パイプとの間やこれらの脇のデッドスペースを利用して上記一対の入力端子を配置することにはならないが、複数の出力端子と一対の入力端子とが積層方向に並ぶことを防ぐことはできるため、電力変換装置の積層方向の寸法を抑制することができる。 In addition, a refrigerant introduction pipe that introduces a cooling medium into the plurality of refrigerant flow paths and a refrigerant discharge pipe that discharges the cooling medium from the plurality of refrigerant flow paths protrude in the same direction from one end in the stacking direction of the stacked body. The pair of input terminals may be drawn out in a direction opposite to a protruding direction of the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe (claim 3). In this case, the pair of input terminals is not arranged between the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe or using the dead space beside them, but a plurality of output terminals and a pair of inputs are not provided. Since it is possible to prevent the terminals from being arranged in the stacking direction, the dimensions of the power conversion device in the stacking direction can be suppressed.
また、上記複数の冷媒流路へ冷却媒体を導入する冷媒導入パイプと、上記複数の冷媒流路から冷却媒体を排出する冷媒排出パイプとが、上記積層体における積層方向の一端と他端とからそれぞれ互いに反対方向に突出形成されており、上記一対の入力端子は、上記冷媒導入パイプの突出方向又は上記冷媒排出パイプの突出方向と同一方向に引き出されていてもよい(請求項4)。この場合には、上記冷媒導入パイプと上記冷媒排出パイプとを互いに反対方向へ突出させた電力変換装置において、その体格のコンパクト化を実現することができる。すなわち、上記のような配置とすることにより、上記冷媒導入パイプ又は上記冷媒排出パイプの脇などに形成されるデッドスペースを有効利用して、上記入力端子を配置することができる。その結果、電力変換装置のコンパクト化が容易となる。 Further, a refrigerant introduction pipe for introducing a cooling medium into the plurality of refrigerant flow paths and a refrigerant discharge pipe for discharging the cooling medium from the plurality of refrigerant flow paths from one end and the other end in the stacking direction of the stacked body. The pair of input terminals may be drawn out in the same direction as the protruding direction of the refrigerant introduction pipe or the protruding direction of the refrigerant discharge pipe. In this case, in the power conversion device in which the refrigerant introduction pipe and the refrigerant discharge pipe are protruded in opposite directions, the physique can be made compact. That is, with the above arrangement, the input terminal can be arranged by effectively using a dead space formed on the side of the refrigerant introduction pipe or the refrigerant discharge pipe. As a result, the power converter can be easily made compact.
また、上記一対の入力端子は、上記コンデンサと一体化された端子であることが好ましい(請求項5)。この場合には、コンデンサの電気的接続を入力端子において行うことができるため、電力変換装置におけるコンデンサの組み付けを効率的に行うことができる。 The pair of input terminals are preferably terminals integrated with the capacitor. In this case, since the capacitors can be electrically connected at the input terminals, it is possible to efficiently assemble the capacitors in the power converter.
また、上記半導体モジュールの主電極端子に接続されると共に上記入力端子に接続される一対の直流バスバーを有し、該直流バスバーのバスバー端子と上記入力端子とは、上記電力変換装置に設けられた端子台において互いに重なって引き出されていると共に、ボルトによって上記端子台に共締めされるよう構成されていることが好ましい(請求項6)。この場合には、上記入力端子と上記バスバー端子とを、容易に接続することができると共に、これらを外部の電源の端子に容易に接続することができる。 In addition, the power module includes a pair of DC bus bars connected to the main electrode terminals of the semiconductor module and connected to the input terminals. The bus bar terminals of the DC bus bars and the input terminals are provided in the power converter. It is preferable that the terminal blocks are drawn out to overlap each other and are configured to be fastened together with the terminal blocks by bolts (Claim 6). In this case, the input terminal and the bus bar terminal can be easily connected to each other, and can be easily connected to an external power supply terminal.
また、上記複数の出力端子は、上記複数の半導体モジュールにおける主電極端子に一端が接続された複数の交流バスバーの他端に設けられ、該交流バスバーは、積層方向及び上記主電極端子の突出方向との双方に直交する方向に伸びるように引き出されていることが好ましい(請求項7)。この場合には、複数の交流バスバーの配置スペースが積層体の積層方向に広がることを防ぎ、交流バスバーの配置によって電力変換装置が大型化することを防ぐことができる。それゆえ、より小型化が容易な電力変換装置を得ることができる。 The plurality of output terminals are provided at the other end of a plurality of AC bus bars whose one ends are connected to the main electrode terminals in the plurality of semiconductor modules, and the AC bus bars are arranged in a stacking direction and a protruding direction of the main electrode terminals. It is preferable that it is pulled out so as to extend in a direction perpendicular to both of the two (claim 7). In this case, the arrangement space of the plurality of AC bus bars can be prevented from spreading in the stacking direction of the laminate, and the power converter can be prevented from being enlarged due to the arrangement of the AC bus bars. Therefore, it is possible to obtain a power conversion device that can be more easily downsized.
また、上記電力変換装置は、入力された直流電力を昇降圧することなく交流電力に変換するよう構成してあることが好ましい(請求項8)。この場合には、昇圧又は降圧のためのコンバータを備えず、該コンバータ用の半導体モジュールを備える必要がない。それゆえ、積層体に配置する半導体モジュールの数を少なくすることができ、積層体の積層段数を少なくすることができる。その結果、積層方向における積層体の寸法をより小さくすることができる。したがって、かかる電力変換装置において、入力端子の配置によって積層方向の寸法低減を行うことにより、効果的に電力変換装置の小型化を図ることができる。 Moreover, it is preferable that the said power converter device is comprised so that the input DC power may be converted into AC power, without raising / lowering pressure (Claim 8). In this case, a converter for boosting or stepping down is not provided, and there is no need to provide a semiconductor module for the converter. Therefore, the number of semiconductor modules arranged in the stacked body can be reduced, and the number of stacked stages of the stacked body can be reduced. As a result, the dimension of the stacked body in the stacking direction can be further reduced. Therefore, in such a power converter, the size of the power converter can be effectively reduced by reducing the dimension in the stacking direction by arranging the input terminals.
(実施例1)
上記電力変換装置の実施例につき、図1〜図9を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1、図2に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール2と該半導体モジュール2を冷却する複数の冷媒流路3とを積層してなる積層体4を備えると共に、半導体モジュール2と電気的に接続されたコンデンサ5を備えている。そして、電力変換装置1は、一対の入力端子11から入力された直流電力を電力変換して交流電力として複数の出力端子12から出力するよう構成されている。
Example 1
Examples of the power conversion device will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
コンデンサ5の一対の電極は、一対の入力端子11にそれぞれ電気的に接続されている。
出力端子12は、積層体4の積層方向Xと半導体モジュール2の主電極端子21の突出方向との双方に直交する方向(この方向を、以下「横方向Y」とする。)の同一方向に引き出されている。
入力端子11は、積層体4の積層方向Xの同一方向に引き出されている。
The pair of electrodes of the
The
The
積層体4とコンデンサ5とは、積層方向Xと横方向Yとの双方に直交する方向(図1の紙面の法線方向であり、以下「高さ方向Z」とする。)に重なるように配置されている。積層体4における半導体モジュール2の主電極端子21の突出側にコンデンサ5が配置されており、積層体4におけるコンデンサ5と反対側に、制御回路基板が配置されている(図示略)。
そして、出力端子12はコンデンサ5の横方向Yへ突出し、入力端子11はコンデンサ5の積層方向Xへ突出している。入力端子11及び出力端子12は板状の金属板によって構成されており、その厚み方向はいずれも高さ方向Zを向いて配置されている(図3参照)。
The
The
本例において、入力端子11は、コンデンサ5と一体化された端子であり、コンデンサ5の一対の電極から引き出された一対の端子が入力端子11となっている。そして、一対の入力端子11のうちの一方が直流電源61(図7参照)の正極と接続される正極端子11pであり、他方が直流電源61の負極と接続される負極端子11nである。
In this example, the
また、出力端子12は、3本形成されており、積層体4の横方向Yの同一方向に、平行に引き出されている。これら3本の出力端子12は、積層方向Xに配列されている。そして、これら3本の出力端子12のそれぞれは、三相交流負荷(後述する三相交流の回転電機62)のU極、V極、W極にそれぞれ接続されるU相端子12u、V相端子12v、W相端子12wである。
Further, three
また、図4に示すごとく、電力変換装置1は、複数の冷媒流路3へ冷却媒体を導入する冷媒導入パイプ331と、複数の冷媒流路3から冷却媒体を排出する冷媒排出パイプ332とが、積層体4における積層方向Xの一端から同一方向に突出形成されている。
一対の入力端子11は、冷媒導入パイプ331及び冷媒排出パイプ332の突出方向と同一方向に引き出されている。また、一対の入力端子11は、冷媒導入パイプ331と冷媒排出パイプ332との間に配されている。
As shown in FIG. 4, the
The pair of
図2に示すごとく、半導体モジュール2と共に積層された冷媒流路3は、アルミニウム合金等の金属からなる冷却管によって構成されており、隣り合う冷媒流路3は、その長手方向(横方向Y)の両端付近において、互いに連結管32によって連結されている。そして、積層方向Xの一端に配された冷却管(冷媒流路3)の長手方向(横方向Y)の両端部付近から、積層方向Xに突出するように、それぞれ冷媒導入パイプ331と冷媒排出パイプ332とが突出している。これにより、複数の冷媒流路3(冷却管)と複数の連結管32と、冷媒導入パイプ331及び冷媒排出パイプ332とによって、冷却器30が構成されている。
As shown in FIG. 2, the
このように構成された冷却器30における隣り合う冷媒流路3の間に、それぞれ2個ずつ、半導体モジュール2が挟持されている。これにより、冷媒流路3と半導体モジュール2とが交互に積層されてなる積層体4が構成されている。
なお、本例においては、冷媒流路3を冷却管によって形成し、該冷却管を半導体モジュール2に接触させた例を示したが、本発明の電力変換装置は、これに限られるものではない。すなわち、例えば、半導体モジュール2に直接冷却媒体が接触するように冷媒流路を設けることもできる。
Two
In the present example, the
冷媒導入パイプ331から冷却器30に導入された冷却媒体は、連結管32を適宜通って複数の冷媒流路3に分配されて流れる。このとき、冷却媒体は、半導体モジュール2との間で熱交換することにより、半導体モジュール2を冷却する。そして、半導体モジュール2と熱交換した後の冷却媒体は、冷媒流路3の下流側から適宜連結管32を通って冷媒排出パイプ332から排出される。
The cooling medium introduced into the cooler 30 from the
本例において、積層体4は、4本の冷媒流路3と6個の半導体モジュール2を備える。各半導体モジュール2は、それぞれ1個ずつスイッチング素子を備えている。スイッチング素子としては、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ)を用いることができる。この場合、スイッチング素子と逆並列接続された整流素子(たとえば、フライホイールダイオード)も、半導体モジュール2に内蔵されている。
なお、スイッチング素子として、例えばMOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)を用いることもできる。
In this example, the
As the switching element, for example, a MOSFET (MOS field effect transistor) can be used.
本例の電力変換装置1は、入力された直流電力を昇降圧することなく交流電力に変換するよう構成してある。つまり、図7に示すごとく、電力変換装置1は、昇圧コンバータ等を備えていない。
電力変換装置1は、その入力端子11に接続された直流電源61の直流電力を三相交流電力に変換し、出力端子12に接続された三相交流負荷としての回転電機62を駆動するよう構成してある。また、電力変換装置1は、回転電機62において発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源61に回収することもできるよう構成してある。
The
The
電力変換装置1においては、直流電源61の正極と負極とにそれぞれ接続された正極バスバー13pと負極バスバー13nとの間に、互いに直列接続された2個の半導体モジュール2からなる直列体が3つ並列接続してある。これら3つの直列体が、インバータ回路において、それぞれU相アーム、V相アーム、W相アームを構成している。各直列体における一対の半導体モジュール2の接続点から交流バスバー120を介して回転電機62のU極、V極、W極に接続される。
また、直流電源61には、正極バスバー13pと負極バスバー13nとの間にコンデンサ5が接続されており、直流電源61の直流電圧を平滑化するよう構成してある。
In the
In addition, the
また、図1、図3に示すごとく、電力変換装置1は、半導体モジュール2の主電極端子21に接続されると共に入力端子11に接続される一対の直流バスバー13を有する。すなわち、この一対の直流バスバー13が、正極バスバー13p及び負極バスバー13nである。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
直流バスバー13のバスバー端子131と入力端子12とは、電力変換装置1に設けられた端子台14において互いに重なって引き出されていると共に、図6に示すごとく、ボルト141によって端子台14に共締めされるよう構成されている。つまり、電力変換装置1が直流電源61と接続された状態において、バスバー端子131と入力端子12と、直流電源61に接続された直流ケーブルの直流ケーブル端子611とが、端子台14においてボルト141によって共締めされる。端子台14は、樹脂成形体からなると共に、高さ方向Zの一方に開口した雌ネジ部142が設けてある。
The
この端子台14に対して、直流バスバー13のバスバー端子131と、コンデンサ5の端子である入力端子11と、直流ケーブル端子611とを、この順で重ねると共に、各端子に設けた挿通孔にボルト141を通して共締めする。なお、直流バスバー13におけるバスバー端子131と反対側の端部は、樹脂製の支持台143に、位置決めされた状態で支持されている。
The
また、図2に示すごとく、出力端子12は、半導体モジュール2における主電極端子21に一端が接続された複数の交流バスバー120の他端に設けられている。そして、該交流バスバー120は、横方向Yに伸びるように引き出されている。すなわち、各交流バスバー120は、横方向Yに並んで配置された一対の半導体モジュール2における一方の主電極端子21同士をつなぐようにこれらに接続されると共に、そこから、横方向Yへ伸びて、その先端部に出力端子12を有する。ここで、各交流バスバー120は、半導体モジュール2の主電極端子21との接続部から出力端子12まで、多少は屈曲しているものの、積層方向Xへも高さ方向Zへも殆ど変動せずに横方向Yへ伸びている。
As shown in FIG. 2, the
また、交流バスバー120は、半導体モジュール2の主電極端子21と接続する側の部位における厚み方向が積層方向Xを向き、出力端子12を設けた側の部位における厚み方向が高さ方向Zを向くよう構成されている。また、出力端子12には、締結用のボルトを挿通するための挿通穴が形成されている。
Further, in the
そして、各出力端子12には、回転電機62に接続された交流ケーブルの交流ケーブル端子が接続される。その接続構造については図示を省略する。
また、図4に示すごとく、電力変換装置1は、アルミニウム合金等からなるケース16内に構成部品を収容してなり、入力端子11及び出力端子12も、ケース16内に収容されている。なお、冷媒導入パイプ321及び冷媒排出パイプ322は、ケース16から積層方向Xに突出している。
Each
Further, as shown in FIG. 4, the
ケース16は、入力端子11及び出力端子12の引き出し方向に、それぞれ直流ケーブル端子及び交流ケーブル端子を挿入するための端子挿入用開口部を開口させている(図示略)。そして、図8に示すごとく、ケース16は、入力端子11及び出力端子12に対してその厚み方向から、すなわち高さ方向Zから対向する位置に、ボルト41を各端子において締結するためのボルト締結用開口部161、162を設けている。これらのボルト締結用開口部161、162は、ボルト締結後、図示しない蓋体によって塞がれる。
The
ボルト締結用開口部161は一対の入力端子11に向かって開口し、ボルト締結用開口部162は3本の出力端子12に向かって開口している。それゆえ、ボルト締結用開口部161は、ケース16における横方向Yの一端付近において、積層方向Xに長い長孔として形成される。また、ボルト締結用開口部162は、ケース16における積層方向Xの一端付近において、横方向Yに長い長孔として形成される。
The
また、2つのボルト締結用開口部161、162は、図9に示すごとく、互いに連結されてもよい。この場合、2つのボルト締結用開口部161、162は、略L字状に形成された一つの開口部となる。
図8に示すボルト締結用開口部161、162のように、互いに独立している場合には、この部分におけるシール性を高めやすいという利点がある。一方、図9に示すボルト締結用開口部161、162は、生産性の観点で有利となりやすい。
Further, the two
When the
次に、本例の作用効果につき説明する。
電力変換装置1において、図1に示すごとく、出力端子12は、横方向Yの同一方向に引き出され、入力端子11は、積層方向Xの同一方向に引き出されている。つまり、入力端子11は、出力端子12と異なる方向に引き出されている。これにより、入力端子11と出力端子12とが、積層方向Xに並んで配置されることがなく、これらの端子の配置スペースが積層方向Xに長くなることを防ぐことができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
これによって、特に積層体4の積層段数が少なく、積層体4の積層方向Xの寸法が小さい場合において、入力端子11及び出力端子12のために電力変換装置1全体の積層方向Xの体格が大きくなることを防ぐことができる。
その結果、電力変換装置1のコンパクト化を容易にすることができる。
As a result, the physique in the stacking direction X of the entire
As a result, the
また、一対の入力端子11は、図4に示すごとく、冷媒導入パイプ321及び冷媒排出パイプ322の突出方向と同一方向に引き出されている。それゆえ、入力端子11を設けることによって電力変換装置1が大型化することを、より効果的に防ぐことができる。すなわち、冷媒導入パイプ321及び冷媒排出パイプ322は、積層体4から積層方向Xに突出しているが、冷媒導入パイプ321と冷媒排出パイプ322との間、或いはこれらのパイプの脇には、デッドスペースが形成されやすい。そこで、これらのパイプの突出方向に入力端子11を引き出すことにより、デッドスペースを有効利用して、電力変換装置1をコンパクト化することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the pair of
また、図5、図6に示すごとく、直流バスバー13のバスバー端子131と入力端子11とは、端子台14において互いに重なって引き出されていると共に、ボルトによって端子台14に共締めされる。これにより、入力端子11とバスバー端子131とを、容易に接続することができると共に、これらを直流ケーブル端子611に容易に接続することができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
また、図2に示すごとく、交流バスバー120は横方向Yに伸びるように引き出されている。これにより、複数の交流バスバー120の配置スペースが積層方向Xに広がることを防ぎ、交流バスバー120の配置によって電力変換装置1が大型化することを防ぐことができる。それゆえ、より小型化が容易な電力変換装置1を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、電力変換装置1は、入力された直流電力を昇降圧することなく交流電力に変換するよう構成してあり、昇圧又は降圧のためのコンバータを備えていない。つまり、本例の電力変換装置1は、コンバータ用の半導体モジュールを備える必要がない。それゆえ、積層体4に配置する半導体モジュール2の数を少なくすることができ、積層体4の積層段数を少なくすることができる。すなわち、本例においては、積層方向Xの半導体モジュール2の積層段数は3段である。その結果、積層方向Xにおける積層体4の寸法を小さくすることができる。したがって、かかる電力変換装置1において、入力端子11の配置によって積層方向Xの寸法低減を行うことにより、効果的に電力変換装置1の小型化を図ることができる。
The
このことにつき、図10を用いて説明する。上記のように積層体4の段数を少なくすることによって積層体4の積層方向Xの寸法が小さくなる。その一方で、図10に示すごとく、仮に、3本の出力端子12に加えて2本の入力端子11をも横方向Yの同一方向に引き出すと、積層方向Xに5本の端子が並ぶこととなる。そうすると、これらの端子の配置スペースが積層方向Xに長くなり、その寸法が積層体4の寸法を超える場合がある。この場合、積層体4を積層方向Xにコンパクト化しても、結局、入力端子11及び出力端子12の配置スペースのために、電力変換装置全体の小型化が困難となってしまう。
このような事情は、特に、積層体4の積層数が少なくなると生じやすく、かかる構成の電力変換装置において、入力端子11の引き出し方向を上述のように工夫することによって、電力変換装置1の小型化を効果的に図ることができる。
This will be described with reference to FIG. By reducing the number of steps of the
Such a situation is likely to occur particularly when the number of
以上のごとく、本例によれば、コンパクト化が容易な電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a power converter that can be easily downsized.
(実施例2)
本例は、図11に示すごとく、半導体モジュール2として、スイッチング素子を2個内蔵した、いわゆる2in1の半導体モジュールを用いた電力変換装置1の例である。
各半導体モジュール2は、インバータ回路におけるU相アーム、V相アーム、W相アームをそれぞれ構成する直列体をモジュール化してなる。したがって、本例において、積層体4は、3個の半導体モジュール2と4本の冷媒流路3とを備えることとなる。
また、各半導体モジュール2は、3本の主電極端子21を備えている。そして、主電極端子21の一つは正極バスバー13p(図1、図3、図7参照)に接続され、他の一つは負極バスバー13n(図1、図3、図7参照)に接続され、さらに他の一つは図11に示すごとく交流バスバー120に接続されている。
(Example 2)
As shown in FIG. 11, this example is an example of a
Each
Each
交流バスバー120に接続される主電極端子21は、3本の主電極端子21のうちの一方の端に配されており、横方向Yの一端側に配されている。そして、この横方向Yの一端側に配された主電極端子21から、交流バスバー120が横方向Yの一端側へ直線的に伸びて、その先端部が出力端子12を構成している。
その他は、実施例1と同様である。
The
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、半導体モジュール2の配設個数を少なくすることができると共に、交流バスバー120の形状をより簡素化することができる。それゆえ、一層コンパクト化が容易な電力変換装置1を提供することができる。
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, the number of
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図12に示すごとく、一対の入力端子11を冷媒導入パイプ331及び冷媒排出パイプ332の突出方向と反対方向に引き出した電力変換装置1の例である。
本例においては、実施例1に示した電力変換装置1に対して、冷媒導入パイプ331及び冷媒排出パイプ332の突出方向を、積層方向Xの反対側としている。
その他は、実施例1と同様である。
(Example 3)
This example is an example of the
In this example, the protruding direction of the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、冷媒導入パイプ331と冷媒排出パイプ332との間やこれらの脇のデッドスペースを利用して一対の入力端子11を配置することにはならないが、3本の出力端子12と一対の入力端子11とが積層方向Xに並ぶことを防ぐことはできるため、電力変換装置1の積層方向Xの寸法を抑制することができる。
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, the pair of
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図13に示すごとく、冷媒導入パイプ331と冷媒排出パイプ332とが、積層体4における積層方向Xの一端と他端とからそれぞれ互いに反対方向に突出形成されている例である。
そして、一対の入力端子11は、冷媒導入パイプ331の突出方向と同一方向に引き出されている。
その他は、実施例1と同様である。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 13, the
The pair of
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、冷媒導入パイプ331と冷媒排出パイプ332とを互いに反対方向へ突出させた電力変換装置1において、その体格のコンパクト化を実現することができる。すなわち、上記のような配置とすることにより、冷媒導入パイプ331の脇などに形成されるデッドスペースを有効利用して、入力端子11を配置することができる。その結果、電力変換装置1のコンパクト化が容易となる。
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, in the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
なお、本例において、一対の入力端子11を、冷媒導入パイプ331の突出方向ではなく、冷媒排出パイプ332の突出方向と同一方向に引き出すこともできる。この場合においても、同様の作用効果を得ることができる。
In this example, the pair of
1 電力変換装置
11 入力端子
12 出力端子
2 半導体モジュール
21 主電極端子
3 冷媒流路
4 積層体
5 コンデンサ
X 積層方向
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記コンデンサの一対の電極は、上記一対の入力端子にそれぞれ電気的に接続され、
上記出力端子は、上記積層体の積層方向と上記半導体モジュールの主電極端子の突出方向との双方に直交する同一方向に引き出され、
上記入力端子は、上記積層体の積層方向の同一方向に引き出されていることを特徴とする電力変換装置。 A laminate comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of the power conversion circuit and a plurality of refrigerant flow paths for cooling the semiconductor modules, and a capacitor electrically connected to the semiconductor module. A power conversion device configured to convert DC power input from a pair of input terminals and output from a plurality of output terminals as AC power,
The pair of electrodes of the capacitor are electrically connected to the pair of input terminals, respectively.
The output terminal is drawn out in the same direction orthogonal to both the stacking direction of the stacked body and the protruding direction of the main electrode terminal of the semiconductor module,
The power converter according to claim 1, wherein the input terminal is drawn out in the same direction as the stacking direction of the stacked body.
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