JP2013085393A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus which suppresses the temperature rise of a capacitor even in the arrangement where a reactor faces the capacitor.SOLUTION: A power conversion apparatus 1 includes: semiconductor modules 130 respectively forming parts of a power conversion circuit; a capacitor 5 and a reactor 7; and a cooler 6 which cools the semiconductor modules 130 from both main surfaces. The cooler 6 includes multiple coolant passages 60 disposed on both the main surfaces of the semiconductor module 130, and the multiple coolant passages 60 and the semiconductor modules 130 are laminated on each other to form a laminated body 13. The capacitor 5 is disposed at one end of the laminated body 13 in the lamination direction X, and the reactor 7 is disposed in a direction perpendicular to the lamination direction X relative to the capacitor 5. A heat shield plate 3 is disposed between the capacitor 5 and the reactor 7 so as to shield heat transmission therebetween.

Description

本発明は、コンデンサとリアクトルの両方を備えた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device including both a capacitor and a reactor.

電気自動車やハイブリッド自動車等には、モータを駆動させるため、バッテリからの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。該電力変換装置は、例えばエンジンルーム内等の限られた空間に搭載するため、小型のものが望まれている。   In order to drive a motor, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like are equipped with a power conversion device that converts DC power from a battery into AC power. Since the power conversion device is mounted in a limited space such as in an engine room, for example, a small device is desired.

上記の電力変換装置の例として、例えば特許文献1や特許文献2に開示された電力変換装置が提案されている。特許文献1に開示された電力変換装置は、半導体モジュールと冷媒流路とが交互に積層されてなる積層体に対し、該積層体の積層方向と直交する方向にコンデンサが配置されている。また、特許文献2に開示された電力変換装置は、上記積層体における積層方向の一端にリアクトルが配置されている。これらの電力変換装置は、コンデンサやリアクトル等の電子部品を上記積層体に対して特定の位置に配置することにより、省スペース化を図ろうとするものである。   As an example of the above power conversion device, for example, power conversion devices disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 have been proposed. In the power conversion device disclosed in Patent Document 1, a capacitor is arranged in a direction orthogonal to the stacking direction of the stacked body, with respect to the stacked body in which the semiconductor modules and the refrigerant flow paths are alternately stacked. Moreover, as for the power converter device disclosed by patent document 2, the reactor is arrange | positioned at the end of the lamination direction in the said laminated body. These power conversion devices attempt to save space by arranging electronic components such as capacitors and reactors at specific positions with respect to the laminate.

特開2011−114966号公報JP 2011-114966 A 特開2008−220042号公報JP 2008-220042 A

しかしながら、コンデンサとリアクトルとの双方を備えた電力変換装置においては、コンデンサとリアクトルとを互いに対向した状態で配置せざるを得ない場合がある。この場合、上記リアクトルから発生する熱が、該リアクトルに面して配置された上記コンデンサに、対流もしくは放射によって伝わることにより、該コンデンサの温度が上昇しやすくなるという課題がある。   However, in a power converter provided with both a capacitor and a reactor, there are cases where the capacitor and the reactor must be arranged in a state of facing each other. In this case, there is a problem that the temperature of the capacitor easily rises because heat generated from the reactor is transmitted to the capacitor disposed facing the reactor by convection or radiation.

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたもので、リアクトルとコンデンサとが面している配置においても、コンデンサの温度上昇を抑制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。   The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can suppress an increase in temperature of a capacitor even in an arrangement in which a reactor and a capacitor face each other.

本発明の一態様は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール、コンデンサ及びリアクトルと、該半導体モジュールを両主面から冷却する冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷媒流路を備え、
上記複数の冷媒流路と上記半導体モジュールとが互いに積層されて積層体を構成しており、
上記コンデンサは、上記積層体における積層方向の一端に配置されており、
上記リアクトルは、上記コンデンサに対して、上記積層方向に直交する方向に配置されており、
上記コンデンサと上記リアクトルとの間には、両者間の熱の移動を遮る遮熱板が配置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 semiconductor module, a capacitor, and a reactor that constitute a part of a power conversion circuit, and a cooler that cools the semiconductor module from both main surfaces.
The cooler includes a plurality of refrigerant flow paths disposed on both main surfaces of the semiconductor module,
The plurality of refrigerant flow paths and the semiconductor module are stacked on each other to form a stacked body,
The capacitor is disposed at one end in the stacking direction of the stacked body,
The reactor is arranged in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the capacitor,
Between the said capacitor | condenser and the said reactor, it exists in the power converter device which has arrange | positioned the heat-shielding board which interrupts | blocks the heat transfer between both (Claim 1).

上記電力変換装置は、上記コンデンサと上記リアクトルとの間に、両者間の熱の移動を遮る遮熱板が配置されている。これにより、上記リアクトルが発熱する際に、その熱が、上記電力変換装置内において、対流もしくは放射によってコンデンサへ伝わることを遮ることができる。その結果、上記コンデンサの温度上昇を抑制することができる。   The said power converter device has arrange | positioned the heat insulation board which interrupts | blocks the heat transfer between both between the said capacitor | condenser and the said reactor. Thus, when the reactor generates heat, the heat can be prevented from being transmitted to the capacitor by convection or radiation in the power conversion device. As a result, the temperature rise of the capacitor can be suppressed.

以上のごとく、上記態様によれば、リアクトルとコンデンサとが面している配置においても、コンデンサの温度上昇を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。   As mentioned above, according to the said aspect, the power converter device which can suppress the temperature rise of a capacitor | condenser can be provided also in the arrangement | positioning which the reactor and the capacitor | condenser face.

実施例1における、遮熱板側から見た電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device seen from the heat shield board side in Example 1. FIG. 図1のA−A線矢視断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図1のB−B線矢視断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 実施例1における、電力変換装置の回路を示す説明図。Explanatory drawing which shows the circuit of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例2における、コンデンサ挿入用開口部を積層方向に設けたコンデンサ収容部の断面図。Sectional drawing of the capacitor | condenser accommodating part which provided the opening part for capacitor | condenser insertion in the lamination direction in Example 2. FIG.

上記電力変換装置において、上記遮熱板は、上記リアクトル及び上記コンデンサの少なくとも一方と接触しておらず、間に空隙を有することが好ましい。これにより、熱伝導によって上記リアクトルの熱が上記コンデンサへ伝わることを防ぐことができる。   In the power converter, it is preferable that the heat shield plate is not in contact with at least one of the reactor and the capacitor and has a gap therebetween. Thereby, it can prevent that the heat of the said reactor is transmitted to the said capacitor | condenser by heat conduction.

また、上記遮熱板は、上記リアクトルから上記コンデンサへの熱の移動を必ずしも完全に遮断するものではなく、上記コンデンサの温度上昇を抑制することができるものであればよい。つまり、上記遮熱板がない場合に比べて、上記遮熱板を有する場合の方が上記コンデンサの温度上昇を低減することができればよい。これは、例えば上記遮熱板が上記リアクトルと上記コンデンサとの間で対流する空気の少なくとも一部を遮ったり、上記リアクトルから上記コンデンサへ向かう輻射熱の一部を遮ったりすることができるよう構成してあればよい。   Further, the heat shield plate does not necessarily completely block the transfer of heat from the reactor to the capacitor, and may be any plate that can suppress the temperature rise of the capacitor. That is, it is only necessary that the temperature increase of the capacitor can be reduced in the case where the heat shield plate is provided compared to the case where the heat shield plate is not provided. This is because, for example, the heat shield plate can block at least a part of air convection between the reactor and the condenser, or can block a part of radiant heat from the reactor toward the condenser. If there is.

また、上記遮熱板は、上記冷媒流路に当接する当接板と一体に形成されていてもよい(請求項2)。
この場合には、上記遮熱板が上記リアクトルから受ける熱を、上記当接板を介して上記冷媒流路へ放熱することができる。これにより、上記遮熱板の温度上昇を抑制することが可能となるため、該遮熱板と上記コンデンサとの間での熱の移動を低減することができる。その結果、上記コンデンサの温度上昇をより抑制することが可能となる。
The heat shield plate may be formed integrally with a contact plate that contacts the refrigerant flow path.
In this case, the heat received by the heat shield plate from the reactor can be radiated to the refrigerant flow path via the contact plate. Thereby, since it becomes possible to suppress the temperature rise of the said heat insulating board, the movement of the heat between this heat insulating board and the said capacitor | condenser can be reduced. As a result, the temperature rise of the capacitor can be further suppressed.

また、上記コンデンサと上記当接板との間には伝熱部材が充填されていてもよい(請求項3)。
この場合には、上記コンデンサの熱を、上記伝熱部材と上記当接板とを介して上記冷媒流路へ効率よく放熱することができる。その結果、上記コンデンサの温度上昇をより抑制することが可能となる。
Further, a heat transfer member may be filled between the capacitor and the contact plate.
In this case, the heat of the capacitor can be efficiently radiated to the refrigerant flow path via the heat transfer member and the contact plate. As a result, the temperature rise of the capacitor can be further suppressed.

また、上記遮熱板は、厚み方向に上記コンデンサの電極端子を挿通させるための端子挿通用開口部を設けていてもよい(請求項4)。
この場合には、上記端子挿通用開口部から上記コンデンサの電極端子を引き出すことができる。その結果、上記コンデンサの電極端子への配線距離を短くしたり、上記電力変換装置の構成を簡素化したりすることが可能となる。
Further, the heat shield plate may be provided with a terminal insertion opening for inserting the electrode terminal of the capacitor in the thickness direction.
In this case, the electrode terminal of the capacitor can be pulled out from the terminal insertion opening. As a result, the wiring distance to the electrode terminal of the capacitor can be shortened, or the configuration of the power converter can be simplified.

また、上記コンデンサは、上記遮熱板を含んでなるコンデンサ収容部に収容されており、該コンデンサ収容部は、上記コンデンサを挿入するためのコンデンサ挿入用開口部を、上記リアクトルに面する方向と反対方向、もしく直交する方向に開口させていてもよい(請求項5)。
この場合には、上記半導体モジュールの間の配線を接続した後に、上記コンデンサを上記コンデンサ挿入用開口部より挿入し、組み付けや端子の接続等を行うことができる等、上記電力変換装置の組み立て手順の自由度を向上させることができる。また、上記半導体モジュール間の接続に抵抗溶接やアーク溶接を用いる場合において、溶接時の電流が上記コンデンサに充電されることを防止できる。そして、上記コンデンサからのサージ電流が上記半導体モジュールへ流入することを抑制し、上記半導体モジュールが上記サージ電流により破壊されることを防止することができる。
The capacitor is housed in a capacitor housing portion including the heat shield plate, and the capacitor housing portion has a capacitor insertion opening for inserting the capacitor in a direction facing the reactor. You may open in the opposite direction or the direction orthogonal to (Claim 5).
In this case, after connecting the wiring between the semiconductor modules, the capacitor can be inserted from the capacitor insertion opening, and assembly, connection of terminals, etc. can be performed. The degree of freedom can be improved. Further, when resistance welding or arc welding is used for connection between the semiconductor modules, it is possible to prevent the current during welding from being charged in the capacitor. And it can suppress that the surge current from the said capacitor | condenser flows into the said semiconductor module, and can prevent that the said semiconductor module is destroyed by the said surge current.

(実施例1)
上記電力変換装置の実施例について、図1〜図4を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図2に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール130、コンデンサ5及びリアクトル7と、半導体モジュール130を両主面から冷却する冷却器6とを備えている。また、図1及び図2に示すごとく、冷却器6は、半導体モジュール130の両主面に配される複数の冷媒流路60を備えており、この複数の冷媒流路60と半導体モジュール130とが互いに積層されて積層体13を構成している。また、図2に示すごとく、コンデンサ5は、積層体13における積層方向(以下、この向きを積層方向Xという。)の一端に配置されており、リアクトル7は、コンデンサ5に対して、積層方向Xに直交する方向に配置されている。そして、コンデンサ5とリアクトル7との間には、両者間の熱の移動を遮る遮熱板3が配置されている。
Example 1
Examples of the power conversion device will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the power conversion device 1 of this example includes a semiconductor module 130, a capacitor 5, and a reactor 7 that constitute a part of the power conversion circuit, and a cooler 6 that cools the semiconductor module 130 from both main surfaces. I have. As shown in FIGS. 1 and 2, the cooler 6 includes a plurality of refrigerant channels 60 disposed on both main surfaces of the semiconductor module 130, and the plurality of refrigerant channels 60, the semiconductor module 130, and the like. Are laminated together to form a laminated body 13. As shown in FIG. 2, the capacitor 5 is disposed at one end in the stacking direction (hereinafter, this direction is referred to as the stacking direction X) in the stacked body 13, and the reactor 7 They are arranged in a direction orthogonal to X. And between the capacitor | condenser 5 and the reactor 7, the heat insulation board 3 which interrupts | blocks the heat transfer between both is arrange | positioned.

積層体13とコンデンサ5とは、積層方向Xを法線とする一対の側壁100と、積層方向Xに垂直な方向(以下、この向きを横方向Yという。)を法線とする一対の側壁101とから構成されるフレーム10に四方を囲まれることにより保持される。また、コンデンサ5は、積層方向Xに垂直なフレーム10の側壁100と積層体13との間に設けられたコンデンサ収容部2に収容されている。そして、リアクトル7は、コンデンサ5に対して積層方向Xと横方向Yとの双方に直交する方向(以下、この向きを高さ方向Zという。)、すなわちフレーム10の開放面側に配置される。具体的に、リアクトル7はコンデンサ5の下方に配置される。   The stacked body 13 and the capacitor 5 include a pair of side walls 100 whose normal is the stacking direction X and a pair of side walls whose normal is the direction perpendicular to the stacking direction X (hereinafter, this direction is referred to as the lateral direction Y). The frame 10 composed of the frame 101 is held by being surrounded on all sides. The capacitor 5 is housed in a capacitor housing portion 2 provided between the side wall 100 of the frame 10 perpendicular to the stacking direction X and the stacked body 13. The reactor 7 is arranged in a direction orthogonal to both the stacking direction X and the lateral direction Y with respect to the capacitor 5 (hereinafter, this direction is referred to as a height direction Z), that is, on the open surface side of the frame 10. . Specifically, the reactor 7 is disposed below the capacitor 5.

積層体13は、図1に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール130と複数の冷媒流路60と交互に積層することにより形成されている。また、この冷媒流路60は、冷媒導入パイプ63、冷媒排出パイプ64及び連結管62とともに、半導体モジュール130を冷却する冷却器6を構成している。   As shown in FIG. 1, the stacked body 13 is formed by alternately stacking a semiconductor module 130 and a plurality of refrigerant flow paths 60 that constitute a part of the power conversion circuit. The refrigerant flow path 60 constitutes the cooler 6 that cools the semiconductor module 130 together with the refrigerant introduction pipe 63, the refrigerant discharge pipe 64, and the connection pipe 62.

冷媒流路60は、積層方向Xと直交する方向(横方向Y)に長尺な冷却管61によって構成されている。冷却器6は、図1に示すごとく、この冷却管61を積層方向Xに複数並べてなるとともに、その長手方向(横方向Y)の両端部付近において、積層方向Xに隣り合う冷却管61同士を連結管62によって連結してなる。そして、冷却器6は、隣り合う冷却管61の間に半導体モジュール130を両主面から狭持することができるよう構成されている。これにより、半導体モジュール130は、積層方向Xに配列されている。   The refrigerant flow path 60 is configured by a cooling pipe 61 that is long in a direction orthogonal to the stacking direction X (lateral direction Y). As shown in FIG. 1, the cooler 6 includes a plurality of cooling pipes 61 arranged in the stacking direction X, and adjacent cooling pipes 61 adjacent to each other in the stacking direction X in the vicinity of both ends in the longitudinal direction (lateral direction Y). They are connected by a connecting pipe 62. And the cooler 6 is comprised so that the semiconductor module 130 can be clamped from both main surfaces between the adjacent cooling pipes 61. FIG. Thereby, the semiconductor modules 130 are arranged in the stacking direction X.

なお本例では、隣り合う冷却管61の間には、互いに直列に接続される2つの半導体モジュール130が狭持されている。また、冷却器6は8本の冷却管61を積層方向Xに並列しており、隣り合う冷却管61の間に形成される7段のスペースに、それぞれ2つずつの半導体モジュール130が互いに横方向Yに並んで配置されている。   In this example, two semiconductor modules 130 connected in series with each other are sandwiched between adjacent cooling pipes 61. Further, the cooler 6 has eight cooling pipes 61 arranged in parallel in the stacking direction X, and two semiconductor modules 130 are laterally arranged in a seven-stage space formed between the adjacent cooling pipes 61. They are arranged side by side in the direction Y.

また、積層方向Xにおいてコンデンサ5が配置される側の一端に配された冷却管61には、その横方向Yにおける両端に、図1に示すごとく、冷媒導入パイプ63及び冷媒排出パイプ64が配設されている。冷媒導入パイプ63と冷媒排出パイプ64とは、積層体13における積層方向Xの一端を基端として積層体13から積層方向Xにおけるコンデンサ5側へ延伸され、フレーム10の積層方向Xにおける側壁100から突出している。   Further, as shown in FIG. 1, the cooling pipe 61 arranged at one end on the side where the capacitor 5 is arranged in the stacking direction X is provided with a refrigerant introduction pipe 63 and a refrigerant discharge pipe 64 at both ends in the lateral direction Y, as shown in FIG. It is installed. The refrigerant introduction pipe 63 and the refrigerant discharge pipe 64 are extended from the laminated body 13 toward the capacitor 5 in the lamination direction X with one end in the lamination direction X of the laminated body 13 as a base end, and from the side wall 100 in the lamination direction X of the frame 10. It protrudes.

これにより、冷媒導入パイプ63から導入された冷却媒体は、連結管62を適宜通り、各冷却管61に分配されると共にその長手方向(横方向Y)に流通可能となる。そして、各冷却管61を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール130との間で熱交換を行うことができる。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管62を適宜通り、冷媒排出パイプ64に導かれ、冷却器6より排出される。   As a result, the cooling medium introduced from the refrigerant introduction pipe 63 passes through the connection pipe 62 as appropriate, is distributed to each cooling pipe 61 and can flow in the longitudinal direction (lateral direction Y). The cooling medium can exchange heat with the semiconductor module 130 while flowing through each cooling pipe 61. The cooling medium whose temperature has been increased by heat exchange passes through the connecting pipe 62 on the downstream side as appropriate, is guided to the refrigerant discharge pipe 64, and is discharged from the cooler 6.

冷却器6に狭持される半導体モジュール130は、図2に示すごとく、IGBT素子等のスイッチング素子131を樹脂モールドしてなるモールド部132と、該モールド部132から互いに反対方向に突出した主電極端子133及び制御端子とから構成される。なお、主電極端子133の突出方向は、高さ方向Zの下方、すなわちコンデンサ5に対してリアクトル7の配置される方向である。また、便宜上、制御端子については図2への記載を省略した。   As shown in FIG. 2, the semiconductor module 130 sandwiched between the coolers 6 includes a mold part 132 formed by resin-molding a switching element 131 such as an IGBT element, and a main electrode protruding from the mold part 132 in opposite directions. It consists of a terminal 133 and a control terminal. Note that the protruding direction of the main electrode terminal 133 is a direction below the height direction Z, that is, a direction in which the reactor 7 is arranged with respect to the capacitor 5. For convenience, the description of the control terminals in FIG. 2 is omitted.

この半導体モジュール130は、図2に示すごとく、積層体13において主電極端子133及び制御端子が高さ方向Z、すなわちフレーム10の開放面に向けて突出するよう配置されている。この主電極端子133間は、バスバー11等の配線部材により適宜電気的に接続され、図4に示す電力変換回路を構成している。なお、バスバー11以外の配線部材については、図1への記載を便宜上省略した。   As shown in FIG. 2, the semiconductor module 130 is arranged such that the main electrode terminal 133 and the control terminal in the stacked body 13 protrude in the height direction Z, that is, toward the open surface of the frame 10. The main electrode terminals 133 are appropriately electrically connected by a wiring member such as the bus bar 11 to constitute a power conversion circuit shown in FIG. In addition, about the wiring members other than the bus bar 11, description to FIG. 1 was abbreviate | omitted for convenience.

また、冷却器6の冷媒導入パイプ63と冷媒排出パイプ64との間において、図2及び図3に示すごとく、コンデンサ収容部2がフレーム10に設けられている。コンデンサ収容部2は、図1に示すごとく、高さ方向Zから見た平面視の形状が略長方形をなす箱状の凹部であり、図2に示すごとく、高さ方向Zに開口したコンデンサ挿入用開口部22が形成されている。コンデンサ挿入用開口部22は、リアクトル7と反対側、すなわち上方へ開口している。また、フレーム10は、図2及び図3に示すごとく、コンデンサ挿入用開口部22の下面側に遮熱板3を備えている。本例では、遮熱板3はフレーム10の一部に形成され、アルミニウムや鉄等の金属より構成されている。   Further, between the refrigerant introduction pipe 63 and the refrigerant discharge pipe 64 of the cooler 6, as shown in FIGS. 2 and 3, the capacitor housing portion 2 is provided in the frame 10. As shown in FIG. 1, the capacitor housing portion 2 is a box-shaped recess having a substantially rectangular shape in plan view when viewed from the height direction Z. As shown in FIG. 2, a capacitor insertion opening in the height direction Z is provided. An opening 22 for use is formed. The capacitor insertion opening 22 opens to the opposite side of the reactor 7, that is, upward. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the frame 10 includes a heat shield plate 3 on the lower surface side of the capacitor insertion opening 22. In this example, the heat shield 3 is formed in a part of the frame 10 and is made of a metal such as aluminum or iron.

遮熱板3は、コンデンサ収容部2の底板部を構成し、コンデンサ5に対して高さ方向Zにおける下方に配置されている。これにより、遮熱板3は、コンデンサ5と、コンデンサ5に対して高さ方向Zに離れた位置に配置されるリアクトル7との間に配置されている。   The heat shield plate 3 constitutes a bottom plate portion of the capacitor housing portion 2 and is disposed below the capacitor 5 in the height direction Z. Accordingly, the heat shield plate 3 is disposed between the capacitor 5 and the reactor 7 disposed at a position away from the capacitor 5 in the height direction Z.

また、図1及び図2に示すごとく、遮熱板3の一部には、高さ方向Zに貫通した略長方形の穴である、端子挿通用開口部30が設けられている。この端子挿通用開口部30は、図3に示すごとく、高さ方向Zに突出しているコンデンサ5の電極端子51の寸法に対して遊び寸法を持つ大きさに形成されている。これにより、高さ方向Zからコンデンサ5の一対の電極端子51を挿通できるように構成されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a part of the heat shield plate 3 is provided with a terminal insertion opening 30 that is a substantially rectangular hole penetrating in the height direction Z. As shown in FIG. 3, the terminal insertion opening 30 is formed to have a play size with respect to the size of the electrode terminal 51 of the capacitor 5 protruding in the height direction Z. Accordingly, the pair of electrode terminals 51 of the capacitor 5 can be inserted from the height direction Z.

図1に示すごとく、フレーム10は、コンデンサ5と積層体13との間に、積層方向Xを法線とする側壁100に対して平行な当接板4を有する。当接板4は、その横方向Yの両端部40において、横方向Yに垂直な一対の側壁101と各々接続され、一対の側壁101の間を差し渡すように形成されている。また、当接板4の一部は、積層方向Xにおける積層体13側のコンデンサ収容部2の側板21を兼ねており、コンデンサ収容部2の底板から構成される遮熱板3と一体に形成されている。そして、当接板4には、積層体13の積層方向Xの一端に配された冷却管61が当接している。   As shown in FIG. 1, the frame 10 includes an abutting plate 4 between the capacitor 5 and the multilayer body 13, which is parallel to the side wall 100 whose normal is the stacking direction X. The contact plate 4 is connected to a pair of side walls 101 perpendicular to the lateral direction Y at both end portions 40 in the lateral direction Y, and is formed so as to pass between the pair of side walls 101. A part of the contact plate 4 also serves as the side plate 21 of the capacitor housing portion 2 on the laminated body 13 side in the stacking direction X, and is formed integrally with the heat shield plate 3 constituted by the bottom plate of the capacitor housing portion 2. Has been. Then, the cooling pipe 61 disposed at one end of the stacked body 13 in the stacking direction X is in contact with the contact plate 4.

また、積層方向Xにおける当接板4とコンデンサ5との間には、図2に示すごとく、シリコーン樹脂からなる伝熱部材42が充填されている。本例では、コンデンサ5をコンデンサ収容部2へ挿入した後に液状のシリコーン樹脂をコンデンサ収容部2へポッティングしている。これにより、伝熱部材42はコンデンサ5の周囲に充填されている。なお、伝熱部材42は、シリコーン樹脂に限るものではなく、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の、公知の熱伝導性材料を適用することができる。   Further, a space between the contact plate 4 and the capacitor 5 in the stacking direction X is filled with a heat transfer member 42 made of silicone resin as shown in FIG. In this example, the liquid silicone resin is potted into the capacitor housing part 2 after the capacitor 5 is inserted into the capacitor housing part 2. Thereby, the heat transfer member 42 is filled around the condenser 5. The heat transfer member 42 is not limited to the silicone resin, and a known heat conductive material such as an epoxy resin or a urethane resin can be applied.

コンデンサ挿入用開口部22は、コンデンサ収容部2において遮熱板3と対向する方向、つまりコンデンサ収容部2の上方を開口させた略長方形の開口部である。コンデンサ挿入用開口部22は、図2及び図3に示すごとく、コンデンサ5の寸法に対して遊び寸法を持つ大きさに形成されている。これにより、コンデンサ5を高さ方向Zから挿入できるように構成されている。   The capacitor insertion opening 22 is a substantially rectangular opening that opens in the direction facing the heat shield plate 3 in the capacitor housing 2, that is, above the capacitor housing 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the capacitor insertion opening 22 is formed to have a play size with respect to the size of the capacitor 5. Thus, the capacitor 5 can be inserted from the height direction Z.

このコンデンサ収容部2に収容されるコンデンサ5は、図2及び図3に示すごとく、コンデンサ5の本体部50より高さ方向Zに向けて突出した一対の電極端子51を有する。コンデンサ挿入用開口部22を通じて高さ方向Zより挿入されたコンデンサ5は、図2に示すごとく、その本体部50がコンデンサ収容部2内に配置されるとともに、端子挿通用開口部30を通じて電極端子51をコンデンサ収容部2の下方に貫通させている。また、コンデンサ収容部2の下方に突出させた一対の電極端子51は、図1に示すごとく、積層方向Xに延伸された一対のバスバー11(11a、11b)とボルト12により締結され、電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the capacitor 5 accommodated in the capacitor accommodating portion 2 has a pair of electrode terminals 51 protruding in the height direction Z from the main body portion 50 of the capacitor 5. As shown in FIG. 2, the capacitor 5 inserted from the capacitor insertion opening 22 in the height direction Z is disposed in the capacitor housing 2 and is connected to the electrode terminal through the terminal insertion opening 30. 51 is penetrated below the capacitor housing 2. Further, as shown in FIG. 1, the pair of electrode terminals 51 projecting downward from the capacitor housing portion 2 are fastened by a pair of bus bars 11 (11a, 11b) and bolts 12 extending in the stacking direction X, and are electrically connected. It is connected to the.

なお、コンデンサ収容部2へのコンデンサ5の配置及び電極端子51とバスバー11との締結は、バスバー11と半導体モジュール130の主電極端子133とが接続される前に行われる。また、一対のバスバー11は、半導体モジュール130の主電極端子133と、アーク溶接や抵抗溶接等の方法を用いて接続される。   The placement of the capacitor 5 in the capacitor housing portion 2 and the fastening of the electrode terminal 51 and the bus bar 11 are performed before the bus bar 11 and the main electrode terminal 133 of the semiconductor module 130 are connected. The pair of bus bars 11 is connected to the main electrode terminal 133 of the semiconductor module 130 using a method such as arc welding or resistance welding.

次に、本例の作用効果を説明する。電力変換装置1は、図2に示すごとく、コンデンサ5とリアクトル7との間に、両者間の熱の移動を遮る遮熱板3が配置されている。そのため、リアクトル7が発熱する際に、その熱が、電力変換装置1内において、対流もしくは放射によってコンデンサ5へ伝わることを遮ることができる。その結果、コンデンサ5の温度上昇を抑制することができる。   Next, the function and effect of this example will be described. As shown in FIG. 2, in the power conversion device 1, a heat shield plate 3 that blocks heat transfer between the capacitor 5 and the reactor 7 is disposed. Therefore, when the reactor 7 generates heat, the heat can be prevented from being transmitted to the capacitor 5 by convection or radiation in the power conversion device 1. As a result, the temperature rise of the capacitor 5 can be suppressed.

また、遮熱板3が、図2に示すごとく、冷媒流路60に当接する当接板4と一体に形成されている。そのため、遮熱板3がリアクトル7から受ける熱を、当接板4を介して冷媒流路60へ放熱することができる。これにより、遮熱板3の温度上昇を抑制することが可能となるため、遮熱板3とコンデンサ5との間での熱の移動を低減することができる。また、コンデンサ5と当接板4との間には、図2に示すごとく、伝熱部材42が充填されている。そのため、コンデンサ5の熱を、伝熱部材42と当接板4とを介して冷媒流路60へ効率よく放熱することができる。これらの結果、コンデンサ5の温度上昇をより抑制することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 2, the heat shield plate 3 is formed integrally with the abutment plate 4 that abuts the refrigerant flow path 60. Therefore, the heat received by the heat shield plate 3 from the reactor 7 can be radiated to the refrigerant flow path 60 via the contact plate 4. Thereby, since it becomes possible to suppress the temperature rise of the heat insulation board 3, the movement of the heat between the heat insulation board 3 and the capacitor | condenser 5 can be reduced. Further, a heat transfer member 42 is filled between the capacitor 5 and the contact plate 4 as shown in FIG. Therefore, the heat of the capacitor 5 can be efficiently radiated to the refrigerant flow path 60 via the heat transfer member 42 and the contact plate 4. As a result, the temperature rise of the capacitor 5 can be further suppressed.

また、遮熱板3は、図3に示すごとく、厚み方向にコンデンサ5の電極端子51を挿通させるための端子挿通用開口部30を設けている。そのため、端子挿通用開口部30からコンデンサ5の電極端子51を引き出すことができる。その結果、コンデンサ5の電極端子51への配線距離を短くしたり、電力変換装置1の構成を簡素化したりすることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 3, the heat shield plate 3 is provided with a terminal insertion opening 30 for inserting the electrode terminal 51 of the capacitor 5 in the thickness direction. Therefore, the electrode terminal 51 of the capacitor 5 can be pulled out from the terminal insertion opening 30. As a result, the wiring distance to the electrode terminal 51 of the capacitor 5 can be shortened, or the configuration of the power conversion device 1 can be simplified.

また、コンデンサ5は、図2に示すごとく、遮熱板3を含んでなるコンデンサ収容部2に収容されており、コンデンサ収容部2は、コンデンサ5を挿入するためのコンデンサ挿入用開口部22を、リアクトル7に面する方向と反対方向に開口させている。そのため、半導体モジュール130の主電極端子133間をバスバー11により接続した後に、コンデンサ5をコンデンサ挿入用開口部22より挿入し、組み付けや電極端子51の接続等を行うことができる等、電力変換装置1の組み立て手順の自由度を向上させることができる。また、半導体モジュール130間の接続に抵抗溶接やアーク溶接を用いる場合において、溶接時の電流がコンデンサ5に充電されることを防止できる。その結果、コンデンサ5からのサージ電流が半導体モジュール130へ流入することを抑制し、半導体モジュール130がサージ電流により破壊されることを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 2, the capacitor 5 is accommodated in a capacitor accommodating portion 2 including a heat shield plate 3, and the capacitor accommodating portion 2 has a capacitor insertion opening 22 for inserting the capacitor 5. The opening is made in the direction opposite to the direction facing the reactor 7. Therefore, after the main electrode terminals 133 of the semiconductor module 130 are connected by the bus bar 11, the capacitor 5 can be inserted from the capacitor insertion opening 22, and can be assembled, connected to the electrode terminal 51, etc. The degree of freedom of one assembly procedure can be improved. In addition, when resistance welding or arc welding is used for connection between the semiconductor modules 130, it is possible to prevent the capacitor 5 from being charged with current during welding. As a result, the surge current from the capacitor 5 can be prevented from flowing into the semiconductor module 130, and the semiconductor module 130 can be prevented from being destroyed by the surge current.

以上のごとく、本例によれば、リアクトルとコンデンサとが面している配置においても、コンデンサの温度上昇を抑制することができる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 conversion device that can suppress an increase in temperature of a capacitor even in an arrangement in which a reactor and a capacitor face each other.

(実施例2)
本例は、図5に示すごとく、コンデンサ収容部2におけるコンデンサ挿入用開口部22を、リアクトル7に面する方向に対して直交する方向に開口させた例である。本例におけるコンデンサ収容部2は、積層方向Xにおける一対の側面のうち、積層体13から遠い側面を開口させたコンデンサ挿入用開口部22を有する。そして、遮熱板3の一部に形成する端子挿通用開口部30が、コンデンサ挿入用開口部22と連続して形成されている。また、コンデンサ5に対して高さ方向Zの上方に、上板部23を有する。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 5, the capacitor insertion opening 22 in the capacitor housing 2 is opened in a direction orthogonal to the direction facing the reactor 7. The capacitor housing portion 2 in this example includes a capacitor insertion opening 22 in which a side surface far from the stacked body 13 is opened among the pair of side surfaces in the stacking direction X. A terminal insertion opening 30 formed in a part of the heat shield plate 3 is formed continuously with the capacitor insertion opening 22. Further, an upper plate portion 23 is provided above the capacitor 5 in the height direction Z.

また、積層方向Xにおけるコンデンサ5と当接板4との間において、予めシート状に加工された伝熱部材42がコンデンサ5及び当接板4に密着している。その他は、実施例1と同様である。   Further, between the capacitor 5 and the contact plate 4 in the stacking direction X, the heat transfer member 42 processed in advance into a sheet shape is in close contact with the capacitor 5 and the contact plate 4. Others are the same as in the first embodiment.

次に、本例の作用効果を説明する。本例におけるコンデンサ収容部2では、コンデンサ挿入用開口部22を、リアクトル7に面する方向と直交する方向に開口させている。そのため、コンデンサ5を積層方向Xからコンデンサ挿入用開口部22より挿入し、組み付けや電極端子51の接続等を行うことができる。その結果、半導体モジュール130間の接続を行った後に、フレーム10の上下の向きを入れ替えることなく、コンデンサ5の組付けを行うことが可能となり、組み付け作業を効率的に行うことができる。その他、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。   Next, the function and effect of this example will be described. In the capacitor housing portion 2 in this example, the capacitor insertion opening 22 is opened in a direction orthogonal to the direction facing the reactor 7. Therefore, the capacitor 5 can be inserted from the stacking direction X through the capacitor insertion opening 22 to be assembled and connected to the electrode terminal 51. As a result, it is possible to assemble the capacitor 5 without changing the vertical direction of the frame 10 after connecting the semiconductor modules 130, and the assembling work can be performed efficiently. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be achieved.

なお、実施例1及び実施例2においては、リアクトル7をコンデンサ5の下方に配置した例を示した。これらの場合、リアクトル7の熱により上昇気流が発生するため、コンデンサ5へ熱が伝わりやすいところ、リアクトル7の上方であってコンデンサ5の下方に遮熱板3を配置することで、リアクトル7の熱がコンデンサ5へ伝わることを効果的に抑制できる。つまり、実施例1及び実施例2のような配置の時、特に遮熱板3の機能が効果的に発揮される。ただし、リアクトル7とコンデンサ5との位置関係は、これに限定されるものではなく、上下が逆の場合や、水平方向の位置関係であっても遮熱板3の機能は発揮しうる。   In the first embodiment and the second embodiment, the example in which the reactor 7 is disposed below the capacitor 5 is shown. In these cases, ascending airflow is generated by the heat of the reactor 7, and heat is easily transmitted to the condenser 5. By arranging the heat shield plate 3 above the reactor 7 and below the condenser 5, It is possible to effectively suppress heat from being transferred to the capacitor 5. That is, the functions of the heat shield plate 3 are particularly effectively exhibited in the arrangements as in the first and second embodiments. However, the positional relationship between the reactor 7 and the capacitor 5 is not limited to this, and the function of the heat shield plate 3 can be exerted even when the top and bottom are reversed or in a horizontal positional relationship.

1 電力変換装置
13 積層体
130 半導体モジュール
2 コンデンサ収容部
3 遮熱板
30 端子挿通用開口部
4 当接板
42 伝熱部材
5 コンデンサ
6 冷却器
60 冷媒流路
7 リアクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 13 Laminate body 130 Semiconductor module 2 Capacitor accommodating part 3 Heat shield plate 30 Terminal insertion opening 4 Contact plate 42 Heat transfer member 5 Capacitor 6 Cooler 60 Refrigerant flow path 7 Reactor

Claims (5)

電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール、コンデンサ及びリアクトルと、該半導体モジュールを両主面から冷却する冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷媒流路を備え、
上記複数の冷媒流路と上記半導体モジュールとが互いに積層されて積層体を構成しており、
上記コンデンサは、上記積層体における積層方向の一端に配置されており、
上記リアクトルは、上記コンデンサに対して、上記積層方向に直交する方向に配置されており、
上記コンデンサと上記リアクトルとの間には、両者間の熱の移動を遮る遮熱板が配置されていることを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device comprising a semiconductor module, a capacitor, and a reactor that constitute a part of a power conversion circuit, and a cooler that cools the semiconductor module from both main surfaces,
The cooler includes a plurality of refrigerant flow paths disposed on both main surfaces of the semiconductor module,
The plurality of refrigerant flow paths and the semiconductor module are stacked on each other to form a stacked body,
The capacitor is disposed at one end in the stacking direction of the stacked body,
The reactor is arranged in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the capacitor,
Between the said capacitor | condenser and the said reactor, the heat insulating board which interrupts | blocks the heat transfer between both is arrange | positioned, The power converter device characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の電力変換装置において、上記遮熱板は、上記冷媒流路に当接する当接板と一体に形成されていることを特徴とする電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the heat shield plate is formed integrally with a contact plate that contacts the refrigerant flow path. 請求項2に記載の電力変換装置において、上記コンデンサと上記当接板との間には伝熱部材が充填されていることを特徴とする電力変換装置。   The power converter according to claim 2, wherein a heat transfer member is filled between the capacitor and the contact plate. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置において、上記遮熱板は、厚み方向に上記コンデンサの電極端子を挿通させるための端子挿通用開口部を設けてなることを特徴とする電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat shield plate is provided with a terminal insertion opening for inserting the electrode terminal of the capacitor in a thickness direction. Power converter. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、上記コンデンサは、上記遮熱板を含んでなるコンデンサ収容部に収容されており、該コンデンサ収容部は、上記コンデンサを挿入するためのコンデンサ挿入用開口部を、上記リアクトルに面する方向と反対方向、もしく直交する方向に開口させていることを特徴とする電力変換装置。   5. The power conversion device according to claim 1, wherein the capacitor is housed in a capacitor housing portion including the heat shield plate, and the capacitor housing portion inserts the capacitor. An opening for inserting a capacitor is opened in a direction opposite to the direction facing the reactor or in a direction orthogonal thereto.
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