JP2013146179A - Electric power conversion apparatus - Google Patents

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Yasuo Ito
康男 伊藤
Kazuyoshi Kurata
和慶 倉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion apparatus which achieves high cooling effect with a simple and small structure.SOLUTION: An electric power conversion apparatus 1 includes at least one of a filter capacitor 5, a smoothing capacitor 8, and a snubber capacitor 9 and a semiconductor element 7. The capacitor is formed by a capacitor module having capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c and a capacitor case 15. One of or both of a P bus bar 11 and an N bus bar 12, which are connected with the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c, extend, and protrude to the exterior of the capacitor case 15, contact with an internal surface of the capacitor case 15 through an insulation material 16.

Description

本発明は、効果的な冷却機構を有するコンデンサモジュール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 capacitor module having an effective cooling mechanism.

DC−DCコンバータやインバータ等の電力変換機器は、半導体素子、フィルタコンデンサ、平滑コンデンサ及びスナバコンデンサ等という高温で発熱する部品を備える。これら発熱した部品を冷却する手段として種々のものが提案されている。   Power conversion devices such as DC-DC converters and inverters include components that generate heat at high temperatures, such as semiconductor elements, filter capacitors, smoothing capacitors, and snubber capacitors. Various means have been proposed as means for cooling these heated parts.

例えば特許文献1には、コンデンサ素子両端の封止導体あるいはこの封止導体に接合した導体板ないしは電極板に冷却パイプを接合して冷却液を通流させることにより、コンデンサ内で発生した熱をその放熱通路となる金属箔から熱伝導により直に冷却パイプに導くように構成した冷却手段が開示されている。この技術によれば、コンデンサ内の空気や絶縁油を介して熱伝達により冷却する従来技術に比べ高い冷却効率が得られる。   For example, Patent Document 1 discloses that heat generated in a capacitor is generated by joining a cooling pipe to a sealing conductor at both ends of a capacitor element or a conductor plate or an electrode plate joined to the sealing conductor and flowing a cooling liquid. The cooling means comprised so that it might guide | induced directly to a cooling pipe by heat conduction from the metal foil used as the thermal radiation path | route is disclosed. According to this technique, a higher cooling efficiency can be obtained compared to the conventional technique in which cooling is performed by heat transfer via air or insulating oil in the capacitor.

また特許文献2には、電力用半導体が発する熱が電力伝達用のバスバーを伝って周囲の素子へ伝わるのを、バスバーを蛇行させバスバーの長手方向に沿って熱が伝わる経路長を長くすることにより冷却効果を向上させる技術が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses that the heat generated by the power semiconductor is transmitted to the surrounding elements through the power transmission bus bar, and the path length through which the heat is transmitted along the longitudinal direction of the bus bar is increased by meandering the bus bar. Thus, a technique for improving the cooling effect is disclosed.

特開2001−230145号公報JP 2001-230145 A 特開2005−166983号公報JP 2005-166983 A

しかしながら、特許文献1の技術においては、コンデンサの電極に冷却パイプを接合する必要があり構造が複雑となって、小型・軽量化を図ることが困難になるという問題がある。また、特許文献2の技術においては、電力用半導体とそれに接続される部品との距離が最短ではなくある程度必要なことから、機器の容積が大型化するとともに、電気抵抗と配線インダクタンスが増加して性能が低下するという問題が惹起する。   However, the technique of Patent Document 1 has a problem that it is necessary to join a cooling pipe to the electrode of the capacitor, the structure becomes complicated, and it is difficult to reduce the size and weight. Further, in the technique of Patent Document 2, since the distance between the power semiconductor and the components connected to the power semiconductor is not the shortest but necessary to some extent, the volume of the device is increased, and the electrical resistance and the wiring inductance are increased. The problem arises that performance decreases.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、高い冷却効果を簡素かつ小型な構成で得ることができる電力変換装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the problem mentioned above, and aims at providing the power converter device which can acquire the high cooling effect with a simple and small structure.

上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、フィルタコンデンサ(5)、平滑コンデンサ(8)及びスナバコンデンサ(9)の少なくともいずれか一のコンデンサと、半導体素子(7a,7b)等との発熱部品を備える電力変換装置(1)において、前記コンデンサは、コンデンサケース(15,21)と、その中に収納される一又は複数のコンデンサセル(13,13a,13b,13c)とからなり、前記コンデンサセル(13,13a,13b,13c)に接続され延伸して前記コンデンサケース(15,21)の外部へ突出し前記半導体素子(7a,7b)等に接続されるPバスバー(11)及びNバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方は、前記コンデンサケース(15,21)の内部表面に絶縁材(16)を介して接触することを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 includes at least one of a filter capacitor (5), a smoothing capacitor (8) and a snubber capacitor (9), and a semiconductor element (7a, 7b). ) Etc., in the power converter (1), the capacitor includes a capacitor case (15, 21) and one or a plurality of capacitor cells (13, 13a, 13b, 13c) housed therein. P bus bar connected to the capacitor cells (13, 13a, 13b, 13c), extended, protruded to the outside of the capacitor case (15, 21) and connected to the semiconductor elements (7a, 7b), etc. 11) One or both of the N bus bars (12, 12a) are in contact with the inner surface of the capacitor case (15, 21) via an insulating material (16). It is characterized by that.

この構成によれば、簡易に冷却手段を構成できるとともに、コンデンサセルの発熱量はコンデンサケースへ容易に熱伝導し、コンデンサケースの外表面から放熱するので、コンデンサセルが効果的に冷却されるという優れた効果を奏する。また、リアクトルや半導体素子のバスバーを熱伝導してコンデンサケースへ侵入する発熱量は、バスバーからコンデンサケースへ容易に熱伝導し、コンデンサケースの外表面から放熱するので、コンデンサセルには到達せず、コンデンサセルを保護することができるという優れた効果を奏する。   According to this configuration, the cooling means can be configured easily, and the calorific value of the capacitor cell is easily conducted to the capacitor case and dissipated from the outer surface of the capacitor case, so that the capacitor cell is effectively cooled. Excellent effect. In addition, the amount of heat that enters the capacitor case by conducting heat through the reactor or the semiconductor device bus bar is easily conducted from the bus bar to the capacitor case and dissipated from the outer surface of the capacitor case, so it does not reach the capacitor cell. The capacitor cell can be protected.

本発明の一実施形態のコンデンサを示す図2のI−I側面断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional side view taken along the line II of FIG. 2 showing the capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態のコンデンサを示す正面図である。It is a front view which shows the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサを示す下面図である。It is a bottom view which shows the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサを示す図5のIV−IV側面断面図である。It is IV-IV side surface sectional drawing of FIG. 5 which shows the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサを示す正面図である。It is a front view which shows the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサを示す下面図である。It is a bottom view which shows the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(1)を示す図8のVII−VII側面断面図である。It is a VII-VII side surface sectional view of Drawing 8 showing modification (1) of a capacitor of other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(1)を示す正面図である。It is a front view which shows the deformation | transformation aspect (1) of the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(1)を示す下面図である。It is a bottom view which shows the deformation | transformation aspect (1) of the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(2、3)を示す正面図である。It is a front view which shows the deformation | transformation aspect (2, 3) of the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(2)を示す図10のXI−XI側面断面図である。It is XI-XI side surface sectional drawing of FIG. 10 which shows the deformation | transformation aspect (2) of the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態のコンデンサの変形態様(3)を示す図10のXI−XI側面断面図である。It is XI-XI side surface sectional drawing of FIG. 10 which shows the deformation | transformation aspect (3) of the capacitor | condenser of other embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの変形態様(4)を示す図14のXIII−XIII側面断面図である。It is XIII-XIII side sectional drawing of FIG. 14 which shows the deformation | transformation aspect (4) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの変形態様(4)を示す正面図である。It is a front view which shows the deformation | transformation aspect (4) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの変形態様(4)を示す下面図である。It is a bottom view which shows the deformation | transformation aspect (4) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの態様を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the aspect of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの態様を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the aspect of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの他の変形態様(5)を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the other deformation | transformation aspect (5) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの他の変形態様(5)を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the other deformation | transformation aspect (5) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの他の変形態様(6)を示す図21のXX−XX側面断面図である。FIG. 22 is a side cross-sectional view taken along the line XX-XX of FIG. 21 showing another modification (6) of the capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの他の変形態様(6)を示す正面図である。It is a front view which shows the other deformation | transformation aspect (6) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサの他の変形態様(6)を示す下面図である。It is a bottom view which shows the other deformation | transformation aspect (6) of the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明の一実施形態のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of one Embodiment of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明の変形態様(7)のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of the deformation | transformation aspect (7) of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明の変形態様(8)のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of the deformation | transformation aspect (8) of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明の変形態様(9)のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of the deformation | transformation aspect (9) of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明の変形態様(10)のコンデンサを、冷却器に取り付けた半導体素子等とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the capacitor | condenser of the deformation | transformation aspect (10) of this invention with the semiconductor element etc. which were attached to the cooler. 本発明を実施する電力変換装置の概要を回路例で示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the outline | summary of the power converter device which implements this invention by a circuit example. 図4乃至図6に示す実施形態のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of embodiment shown in FIG. 4 thru | or FIG.

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分又は同一機能を有する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in all the drawings in this specification, parts corresponding to each other or parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and description of the overlapping parts will be omitted as appropriate.

図29に示す概略回路図は、本発明を実施する電力変換装置としてのDC−DCコンバータ2及びインバータ3を直列に接続した形態を示すものであるが、DC−DCコンバータ2及びインバータ3をそれぞれ単独で用いることができるのは当然である。   The schematic circuit diagram shown in FIG. 29 shows a form in which a DC-DC converter 2 and an inverter 3 as a power conversion apparatus for carrying out the present invention are connected in series. The DC-DC converter 2 and the inverter 3 are respectively connected. Of course, it can be used alone.

DC−DCコンバータ2は、直流電源4の電圧を平滑するフィルタコンデンサ5と、リアクトル6の電流をスイッチングして直流電源4の電圧を昇圧する半導体素子7aと、チョッピングされた電流を平滑する平滑コンデンサ8とから構成される。   The DC-DC converter 2 includes a filter capacitor 5 that smoothes the voltage of the DC power supply 4, a semiconductor element 7a that boosts the voltage of the DC power supply 4 by switching the current of the reactor 6, and a smoothing capacitor that smoothes the chopped current. 8.

インバータ3は、DC−DCコンバータ2から出力される直流電力を、三相の各相毎に直列接続した六個の半導体素子7bによるスイッチングで三相交流電力に変換する。平滑コンデンサ8は、半導体素子7bのスイッチングにより生じたリップル電流をバイパス通電して良好な交流電流となすものであり、DC−DCコンバータ2との共用ともなる。スナバコンデンサ9は、半導体素子7bのスイッチングにより生じたノイズを吸収して半導体素子7bや周囲の電子部品の損傷あるいは電磁障害を防ぐものである。   The inverter 3 converts the DC power output from the DC-DC converter 2 into three-phase AC power by switching with six semiconductor elements 7b connected in series for each of the three phases. The smoothing capacitor 8 bypasses the ripple current generated by the switching of the semiconductor element 7b to generate a good alternating current, and is also shared with the DC-DC converter 2. The snubber capacitor 9 absorbs noise generated by switching of the semiconductor element 7b and prevents damage to the semiconductor element 7b and surrounding electronic components or electromagnetic interference.

フィルタコンデンサ5、平滑コンデンサ8及びスナバコンデンサ9は、いずれも大きな通電電流により発熱して高温になるのである。これら高温となったコンデンサの冷却構造を図1乃至図23に基づいて説明する。   The filter capacitor 5, the smoothing capacitor 8, and the snubber capacitor 9 all generate heat due to a large energizing current and become high temperature. The cooling structure of the capacitor that has reached a high temperature will be described with reference to FIGS.

図1乃至図27に示すように、コンデンサは、熱伝導性が良好なアルミニューム等からなる方形の箱であるコンデンサケース15と、コンデンサケース15の一の開口面から挿入され充填剤14でコンデンサケース15の内面から離隔して固定されるコンデンサ本体としての一又は複数のコンデンサセル13,13a,13b,13cとで構成される。図4乃至図12には、一のコンデンサケース15に三個のコンデンサセル13a,13b,13cが収納された例を示す。コンデンサセル13,13a,13b,13cの一方端の端面には、Pバスバー11が固着して接続されている。コンデンサセル13,13a,13b,13cの他方端の端面には、Nバスバー12が固着して接続されている。Pバスバー11及びNバスバー12は、コンデンサケース15の開口面に対向する面である前面に設けた開口部24を貫通してコンデンサケース15の外部へ延伸して突出している。開口部24の配設位置は、図1乃至図3に示すように、コンデンサケース15の前面端部であってもよいし、図13乃至図15に示すように、コンデンサケース15の前面中央部であってもよい(変形態様(4))。このPバスバー11及びNバスバー12は、図23乃至図28に示すように、半導体素子7a,7bやリアクトル6等の発熱部品に接続される。半導体素子7a,7bは冷却器18に取り付けられて冷却される。リアクトル6は冷却器に取り付けられないこともある。   As shown in FIGS. 1 to 27, the capacitor is composed of a capacitor case 15 which is a rectangular box made of aluminum or the like having good thermal conductivity, and a capacitor 14 inserted from one opening surface of the capacitor case 15 with a filler 14. It is composed of one or a plurality of capacitor cells 13, 13 a, 13 b, 13 c as a capacitor body that is fixed away from the inner surface of the case 15. 4 to 12 show an example in which three capacitor cells 13a, 13b, and 13c are accommodated in one capacitor case 15. FIG. A P bus bar 11 is fixedly connected to one end face of each of the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c. The N bus bar 12 is fixedly connected to the other end faces of the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c. The P bus bar 11 and the N bus bar 12 extend through the opening 24 provided on the front surface, which is a surface facing the opening surface of the capacitor case 15, and extend outward from the capacitor case 15. The opening 24 may be disposed at the front end portion of the capacitor case 15 as shown in FIGS. 1 to 3 or at the front center portion of the capacitor case 15 as shown in FIGS. (Deformation mode (4)). As shown in FIGS. 23 to 28, the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are connected to heat generating components such as the semiconductor elements 7a and 7b and the reactor 6. The semiconductor elements 7a and 7b are attached to the cooler 18 and cooled. The reactor 6 may not be attached to the cooler.

図1乃至図28に示すように、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方は、コンデンサケース15の内部表面に合成樹脂製シート等からなる絶縁材16を介して接触している。Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方がコンデンサケース15の内部表面に絶縁材16を介して接触する部分は、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方のコンデンサセル13,13a,13b,13cから延伸した部分と、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方のコンデンサセル13,13a,13b,13cに接続されている部分との双方を含むものである。   As shown in FIGS. 1 to 28, one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with the inner surface of the capacitor case 15 via an insulating material 16 made of a synthetic resin sheet or the like. The part where one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with the inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16 is the capacitor cell 13 of either one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12, It includes both the part extended from 13a, 13b, 13c and the part connected to one or both of the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c of the P bus bar 11 and the N bus bar 12.

Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方のコンデンサケース15の内部表面に絶縁材16を介して接触する部分は、図19、図21及び図22に示すように、コンデンサケース15の内部表面のうち他方のバスバーが存在しない全ての内部表面を最大限度として、コンデンサケース15の内部表面に接触しないPバスバー11及びNバスバー12部分の幅より拡張されている。すなわち、図19に示すように、Nバスバー12のコンデンサケース15の前内面と絶縁材16を介して接触する部分は、本来のNバスバー12の幅を示す図17から理解できるように、コンデンサケース15の前内面の略全面まで拡張されてNバスバー12aとなっている(変形態様(5))。また、図21及び図22に示すように、コンデンサセル13の下端面に接続されたNバスバー12は、コンデンサケース15の下内面の略全面に拡張され、さらにその両端部はコンデンサケース15の左右両内面の略全面に立ち上がって拡張されている。また、コンデンサセル13の上内面に接続されたPバスバー11は、コンデンサケース15の上内面の略全面に拡張されている。このように図20乃至図22は、コンデンサケース15の上下左右の内面及び前内面に、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれかのバスバーが絶縁材16を介して接触することを示している(変形態様(6))。   As shown in FIGS. 19, 21, and 22, the portion that contacts the inner surface of one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 via the insulating material 16 is the inside of the capacitor case 15. The width of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 that do not come into contact with the inner surface of the capacitor case 15 is maximized with all inner surfaces of the surface where the other bus bar does not exist as a maximum. That is, as shown in FIG. 19, the portion of the N bus bar 12 that contacts the front inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16 can be understood from FIG. 17 showing the original width of the N bus bar 12. The N bus bar 12a is expanded to substantially the entire front inner surface 15 (deformation mode (5)). Further, as shown in FIGS. 21 and 22, the N bus bar 12 connected to the lower end surface of the capacitor cell 13 extends to substantially the entire lower inner surface of the capacitor case 15, and both end portions thereof are left and right of the capacitor case 15. It stands up to almost the entire surface of both sides and is expanded. Further, the P bus bar 11 connected to the upper inner surface of the capacitor cell 13 is extended to substantially the entire upper inner surface of the capacitor case 15. 20 to 22 show that one of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 is in contact with the upper and lower inner surfaces and the front inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16 (see FIG. 20). Modification (6)).

図7乃至図9は、図4乃至図6に示す構成に対する変形態様(1)を示すものである。コンデンサセル13a,13b,13cそれぞれの一方の端面に接続されたPバスバー11は、コンデンサセル13a,13b,13cの一方端側で一体に連結され長方形をなしている。また、コンデンサセル13a,13b,13cそれぞれの他方の端面に接続されたNバスバー12は、コンデンサセル13a,13b,13cの他方端側で一体に連結され長方形をなしている。このようにPバスバー11及びNバスバー12により形成された長方形部分には、熱伝導板26が設けられている。熱伝導板26は、Pバスバー11及びNバスバー12の長方形部分に設けた切込25から切込部分を引き起こし、各コンデンサセル13a,13b,13cが対向する間隙に立設させることにより形成される。熱伝導板26は、Pバスバー11及びNバスバー12の双方に設けることが好ましいが、Pバスバー11又はNバスバー12の一方にのみ設けてもよい。熱伝導板26は、発熱量が蓄積されやすい各コンデンサセル13a,13b,13cの間に設けられ、その空間における熱量をPバスバー11及びNバスバー12へ効果的に伝導させるので、冷却効果の向上に貢献する。   7 to 9 show a modification (1) to the configuration shown in FIGS. 4 to 6. The P bus bar 11 connected to one end face of each of the capacitor cells 13a, 13b, 13c is integrally connected to one end side of the capacitor cells 13a, 13b, 13c to form a rectangle. The N bus bar 12 connected to the other end face of each of the capacitor cells 13a, 13b, 13c is integrally connected to the other end side of the capacitor cells 13a, 13b, 13c to form a rectangle. Thus, the heat conductive plate 26 is provided in the rectangular portion formed by the P bus bar 11 and the N bus bar 12. The heat conductive plate 26 is formed by causing a cut portion from a cut 25 provided in a rectangular portion of the P bus bar 11 and the N bus bar 12, and standing up in a gap where the capacitor cells 13a, 13b, and 13c face each other. . The heat conductive plate 26 is preferably provided on both the P bus bar 11 and the N bus bar 12, but may be provided only on one of the P bus bar 11 or the N bus bar 12. The heat conduction plate 26 is provided between the capacitor cells 13a, 13b, and 13c where heat generation is likely to be accumulated. The heat conduction plate 26 effectively conducts heat in the space to the P bus bar 11 and the N bus bar 12, thereby improving the cooling effect. To contribute.

図10及び図11は、図4乃至図6に示す構成に対する変形態様(2)を示すものである。Nバスバー12は、コンデンサケース15の開口面に対向する面である前面に設けた開口部24を貫通してコンデンサケース15の外部へ延伸して突出する部分と、コンデンサセル13a,13b,13cそれぞれの他方の端面に一体で連結して形成される長方形部分と、前記両者を連結しコンデンサケース15の前内面と絶縁材16を介して接触する部分とを有する。コンデンサケース15の前内面と絶縁材16を介して接触する部分の両側には、コンデンサセル13a,13b,13cのそれぞれの外表面に沿うように屈曲して伸張する伸張部12b〜12gが設けられている。伸張部12b及び伸張部12gは、両端部のコンデンサセル13a,13c用であるから、コンデンサケース15の上下内面近傍に至るように伸張されている。一方、伸張部12c及び伸張部12dは、それぞれがコンデンサセル13aとコンデンサセル13b用に一枚の板から切り出せるような形状になっている。また、伸張部12e及び伸張部12fは、それぞれがコンデンサセル13bとコンデンサセル13c用に一枚の板から切り出せるような形状になっている。なお、伸張部は、隣接する伸張部同士が交互に入り組んでいても、一枚の板から切り出せるような形状であれば任意の形状に形成することが可能である。また、本変形態様(2)は、Pバスバー11がコンデンサセル13a,13b,13cの一方側にあって、コンデンサセル13a,13b,13cの他方側に設けたNバスバー12に伸張部12b〜12gを設けたものであるが、Nバスバーがコンデンサセル13a,13b,13cの一方側にあって、コンデンサセル13a,13b,13cの他方側に設けたPバスバー11に伸張部を設けるようなものであってもよい。さらに、Pバスバー11及びNバスバー12を、図13乃至図15に示すように、コンデンサケース15の開口面に対向する前面の中央部分に設けた開口部24から突出するように設けて、Pバスバー11及びNバスバー12の双方に伸張部を設けるようにしてもよい。また、本変形態様(2)は三個のコンデンサセル13a,13b,13cを有する場合について説明したが、一個のコンデンサセルを有する場合であっても適用可能である。   10 and 11 show a modified mode (2) with respect to the configuration shown in FIGS. The N bus bar 12 extends through the opening 24 provided on the front surface, which is the surface facing the opening surface of the capacitor case 15, and extends to the outside of the capacitor case 15, and the capacitor cells 13a, 13b, and 13c, respectively. A rectangular portion formed integrally connected to the other end surface of the capacitor, and a portion connecting the two and contacting the front inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16. On both sides of the portion in contact with the front inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16, extending portions 12b to 12g that are bent and extended along the outer surfaces of the capacitor cells 13a, 13b, and 13c are provided. ing. Since the extension part 12b and the extension part 12g are for the capacitor cells 13a and 13c at both ends, the extension part 12b and the extension part 12g are extended to reach the vicinity of the upper and lower inner surfaces of the capacitor case 15. On the other hand, the extending portion 12c and the extending portion 12d are shaped so as to be cut out from a single plate for the capacitor cell 13a and the capacitor cell 13b, respectively. Further, the extending portion 12e and the extending portion 12f are shaped so that each can be cut out from a single plate for the capacitor cell 13b and the capacitor cell 13c. The extending portion can be formed in an arbitrary shape as long as it is a shape that can be cut out from a single plate even if adjacent extending portions are alternately arranged. Further, in this modification (2), the P bus bar 11 is on one side of the capacitor cells 13a, 13b, 13c, and the N bus bar 12 provided on the other side of the capacitor cells 13a, 13b, 13c is extended to 12g to 12g. However, the N bus bar is provided on one side of the capacitor cells 13a, 13b, and 13c, and the extension portion is provided on the P bus bar 11 provided on the other side of the capacitor cells 13a, 13b, and 13c. There may be. Further, as shown in FIGS. 13 to 15, the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are provided so as to protrude from the opening portion 24 provided in the central portion of the front surface facing the opening surface of the capacitor case 15. You may make it provide the expansion | extension part in both 11 and the N bus-bar 12. FIG. Moreover, although this deformation | transformation aspect (2) demonstrated the case where it has the three capacitor | condenser cells 13a, 13b, 13c, it is applicable even when it has a single capacitor | condenser cell.

図10及び図12は、図4乃至図6に示す構成に対する変形態様(3)を示すものである。伸張部12b〜12gは、図10及び図11に示す変形態様(2)のものと同一である。したがって、変形態様(3)の適用範囲と条件は変形態様(2)の場合と同一である。コンデンサケース15は、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方を含む伸張部12b〜12gの裏側の形状に倣って加工された突出部27を有する。突出部27は、突出部27を設けるコンデンサケース15の厚い面を切削するか、又は別途作成した突出部分のみを平坦なコンデンサケース15の面に添着して形成される。突出部27と伸張部12b〜12gとの間には、絶縁材16が介在されている。このように、コンデンサセル13a,13b,13cの発熱量はコンデンサセル13a,13b,13cの外周近傍に設けた伸張部12b〜12gに容易に伝導し、絶縁材16を介して接触する突出部27からコンデンサケース15へさらに容易に伝導するので、極めて効果的に冷却が実行される。   10 and 12 show a modification (3) to the configuration shown in FIGS. The extending portions 12b to 12g are the same as those of the modification (2) shown in FIGS. Therefore, the application range and conditions of the modification mode (3) are the same as those of the modification mode (2). The capacitor case 15 has a protruding portion 27 that is processed in accordance with the shape of the back side of the extending portions 12b to 12g including one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12. The protrusion 27 is formed by cutting the thick surface of the capacitor case 15 provided with the protrusion 27 or attaching only a separately prepared protrusion to the surface of the flat capacitor case 15. An insulating material 16 is interposed between the protruding portion 27 and the extending portions 12b to 12g. In this way, the calorific value of the capacitor cells 13a, 13b, 13c is easily conducted to the extension portions 12b-12g provided near the outer periphery of the capacitor cells 13a, 13b, 13c, and the protruding portion 27 that contacts through the insulating material 16 is provided. To the capacitor case 15 more easily, so that cooling is performed very effectively.

図25は、図23及び図24に示す構成に対する変形態様(7)を示すものである。図25におけるコンデンサケース15は、半導体素子7a,7b又はリアクトル6を取り付けて冷却する冷却器19に設置されている。なお、コンデンサケース15を取り付ける冷却器は、冷却器19ではなく単独に用意したコンデンサケース15専用の冷却器であってもよく、その冷却方式は空冷又は水冷のいずれでもよい。このように構成することにより、冷却効果をさらに高めることができる。   FIG. 25 shows a modification (7) to the configuration shown in FIGS. The capacitor case 15 in FIG. 25 is installed in a cooler 19 to which the semiconductor elements 7a and 7b or the reactor 6 are attached and cooled. In addition, the cooler which attaches the capacitor | condenser case 15 may be the cooler for exclusive use of the capacitor | condenser case 15 prepared independently instead of the cooler 19, and the cooling system may be either air cooling or water cooling. By configuring in this way, the cooling effect can be further enhanced.

図26は、図23乃至図25に示す構成に対する変形態様(8)を示すものである。図26におけるコンデンサケース15は、その外部表面にフィン20を備える。フィン20を設ける位置は、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方が、絶縁材16を介して接触するコンデンサケース15の内部表面に対応するコンデンサケース15の外部表面であることが、冷却効果を高める点で好ましいが、それ以外の位置であってもよい。   FIG. 26 shows a modification (8) to the configuration shown in FIGS. The capacitor case 15 in FIG. 26 includes fins 20 on the outer surface thereof. The position where the fin 20 is provided is that either one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 is on the outer surface of the capacitor case 15 corresponding to the inner surface of the capacitor case 15 in contact with the insulating material 16. Although it is preferable in terms of enhancing the cooling effect, the position may be other than that.

図27は、図23乃至図26に示す構成に対する変形態様(9)を示すものである。図27において、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方が絶縁材16を介して接触するコンデンサケース21の一面の板厚Tは、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれも接触しない面の板厚より大きくなるように形成されている。このように構成することにより、冷却を要する部分の熱容量が増加して冷却効果を高めることができる。   FIG. 27 shows a modification (9) to the configuration shown in FIGS. In FIG. 27, the plate thickness T of one surface of the capacitor case 21 where one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with each other through the insulating material 16 is a surface where neither the P bus bar 11 nor the N bus bar 12 is in contact. It is formed to be larger than the plate thickness. By comprising in this way, the heat capacity of the part which requires cooling can increase, and the cooling effect can be heightened.

図28は、図23乃至図27に示す構成に対する変形態様(10)を示すものである。図28において、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方が絶縁材16を介して接触するコンデンサケースの面は熱伝導性部材23で形成され、Pバスバー11及びNバスバー12のいずれも接触しないコンデンサケースの面は合成樹脂等の熱伝導性ではない部材22で形成されている。   FIG. 28 shows a modification (10) to the configuration shown in FIGS. In FIG. 28, the surface of the capacitor case where one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with each other through the insulating material 16 is formed of a heat conductive member 23, and both the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are The surface of the capacitor case that does not contact is formed of a non-thermally conductive member 22 such as synthetic resin.

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の電力変換装置によれば、コンデンサセル13,13a,13b,3cに接続され延伸してコンデンサケース15の外部へ突出し半導体素子7a,7b等の発熱部品に接続されるPバスバー11及びNバスバー12,12aのいずれか一方又は双方は、コンデンサケース15の内部表面に絶縁材16を介して接触している。このような簡素な構成であっても、コンデンサセル13,13a,13b,13cの発熱量は、図23乃至図28に破線の矢印で示すようにコンデンサケース15へ容易に熱伝導し、コンデンサケース15の外表面から放熱するので、コンデンサセル13,13a,13b,13cは効果的に冷却されるのである。また、リアクトル6や半導体素子7a,7bの発熱量は、図23乃至図28に破線の矢印で示すようにバスバーを熱伝導してコンデンサケース15へ侵入するが、それはバスバーからコンデンサケース15へ容易に熱伝導し、コンデンサケース15の外表面から放熱するので、コンデンサセル13,13a,13b,13cには到達せず、コンデンサセル13,13a,13b,13cを保護することができるのである。   As is clear from the above detailed description, according to the power conversion device of the present embodiment, the semiconductor cells 7a, 7b, etc. are connected to the capacitor cells 13, 13a, 13b, 3c, extend and project outside the capacitor case 15. One or both of the P bus bar 11 and the N bus bars 12, 12 a connected to the heat generating component are in contact with the inner surface of the capacitor case 15 via the insulating material 16. Even with such a simple configuration, the calorific values of the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c are easily conducted to the capacitor case 15 as indicated by the broken arrows in FIGS. Since the heat is radiated from the outer surface of the capacitor 15, the capacitor cells 13, 13a, 13b and 13c are effectively cooled. In addition, the amount of heat generated by the reactor 6 and the semiconductor elements 7a and 7b enters the capacitor case 15 through heat conduction through the bus bar as shown by the broken arrows in FIGS. 23 to 28. This is easy from the bus bar to the capacitor case 15. Therefore, it does not reach the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c, and can protect the capacitor cells 13, 13a, 13b, 13c.

また、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれか一方又は双方のコンデンサケース15の内部表面に絶縁材16を介して接触する部分は、コンデンサケース15の内部表面のうち他方のバスバーが存在しない全ての内部表面を最大限度として、コンデンサケース15の内部表面に接触しない前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12部分の幅より拡張されているので、熱伝導量が増加し、冷却効果を高めることができる。   Further, the portion of the inner surface of the capacitor case 15 that is in contact with the inner surface of one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 via the insulating material 16 does not have the other bus bar. Since all the inner surfaces are maximized, the width of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 that do not come into contact with the inner surface of the capacitor case 15 is expanded, so that the amount of heat conduction is increased and the cooling effect is enhanced. it can.

また、前記コンデンサケース15は、前記半導体素子を冷却する冷却器又は他の冷却器に設置されるので、コンデンサケース15からの放熱が促進され、冷却効果が向上する。   Further, since the capacitor case 15 is installed in a cooler or other cooler for cooling the semiconductor element, heat radiation from the capacitor case 15 is promoted, and the cooling effect is improved.

また、前記コンデンサケース15は、その外部表面にフィン20を備えるので、コンデンサケース15からの放熱が促進され、冷却効果が向上する。   In addition, since the capacitor case 15 includes the fins 20 on the outer surface thereof, heat radiation from the capacitor case 15 is promoted, and the cooling effect is improved.

また、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれか一方又は双方が前記絶縁材を介して接触する前記コンデンサケース15の面の板厚は、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれも接触しない前記コンデンサケース15の面の板厚より大きいので、コンデンサケース15の熱容量が増加し、冷却効果が向上する。   In addition, the plate thickness of the surface of the capacitor case 15 in which one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with each other through the insulating material is the same for both the P bus bar 11 and the N bus bar 12. Since it is larger than the plate thickness of the surface of the capacitor case 15, the heat capacity of the capacitor case 15 increases and the cooling effect is improved.

また、前記コンデンサケース15の前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれか一方又は双方が前記絶縁材16を介して接触する面のみを熱伝導性部材23で形成するので、コンデンサケース15のPバスバー11及びNバスバー12のいずれか一方又は双方が絶縁材16を介して接触する面以外の面を合成樹脂等で形成することができ軽量化が図れるとともに、絶縁材16が不要になるのでコストが低減する。   In addition, since only one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 of the capacitor case 15 are in contact with each other via the insulating material 16 is formed by the heat conductive member 23, the P of the capacitor case 15 A surface other than the surface where one or both of the bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with each other through the insulating material 16 can be formed of a synthetic resin or the like, so that the weight can be reduced and the insulating material 16 is not required. Is reduced.

また、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれか一方又は双方の、前記絶縁材16を介して前記コンデンサケース15,21に接触する部分から、前記コンデンサセル13,13a,13b,13cの外表面に沿うように屈曲して伸張する伸張部12b〜12gを備えるので、冷却効果が向上する。   In addition, one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are connected to the capacitor cases 15 and 21 through the insulating material 16 from the capacitor cells 13, 13a, 13b, and 13c. Since the extending portions 12b to 12g that bend and extend along the surface are provided, the cooling effect is improved.

また、前記コンデンサケース15,21は、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12のいずれか一方又は双方を含む前記伸張部12b〜12gが前記絶縁材16を介して接触する突出部27を有するので、冷却効果が極めて向上する。   Further, since the capacitor cases 15 and 21 have the protruding portions 27 with which the extending portions 12b to 12g including one or both of the P bus bar 11 and the N bus bar 12 are in contact with each other through the insulating material 16. The cooling effect is greatly improved.

また、対向する前記各コンデンサセル13a,13b,13c間の間隙に、前記Pバスバー11及び前記Nバスバー12,12aのいずれか一方又は双方に連結した熱伝導板26が設けられるので、冷却効果が向上する。   Further, since a heat conduction plate 26 connected to one or both of the P bus bar 11 and the N bus bars 12, 12a is provided in the gap between the capacitor cells 13a, 13b, 13c facing each other, a cooling effect is obtained. improves.

図30は、図4乃至図6に示す実施形態のコンデンサにおいて、本発明を実施してバスバー冷却を行った場合と、図4乃至図6に示す形状のコンデンサで本発明を実施せずバスバー冷却を行わない場合とで各測定位置の温度をシミュレーションした結果を示すグラフである。これによれば、1〜9の全ての測定点において本発明の効果が表れており、特に、測定点3では8.15℃降温するという優れた効果を奏することが理解できる。   FIG. 30 shows a case where the present invention is carried out in the capacitor of the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 and bus bar cooling is performed, and a case where the present invention is not carried out with the capacitor having the shape shown in FIGS. It is a graph which shows the result of having simulated the temperature of each measurement position with the case where it does not perform. According to this, it can be understood that the effect of the present invention appears at all the measurement points 1 to 9, and in particular, the measurement point 3 has an excellent effect of lowering the temperature by 8.15 ° C.

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 電力変換装置
5 フィルタコンデンサ
7a,7b 半導体素子
8 平滑コンデンサ
9 スナバコンデンサ
11 Pバスバー
12,12a Nバスバー
12b〜12g 伸張部
13,13a,13b,13c コンデンサセル
15,21 コンデンサケース
16 絶縁材
18,19 冷却器
20 フィン
23 熱伝導性部材
26 熱伝導板
27 突出部
T 板厚
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 5 Filter capacitor 7a, 7b Semiconductor element 8 Smoothing capacitor 9 Snubber capacitor 11 P bus bar 12, 12a N bus bar 12b-12g Extension part 13,13a, 13b, 13c Capacitor cell 15,21 Capacitor case 16 Insulating material 18, 19 Cooler 20 Fin 23 Thermal Conductive Member 26 Thermal Conductive Plate 27 Protrusion T Thickness

Claims (9)

フィルタコンデンサ(5)、平滑コンデンサ(8)及びスナバコンデンサ(9)の少なくともいずれか一のコンデンサと、半導体素子(7a,7b)等との発熱部品を備える電力変換装置(1)において、
前記コンデンサは、コンデンサケース(15,21)と、その中に収納される一又は複数のコンデンサセル(13,13a,13b,13c)とからなり、
前記コンデンサセル(13,13a,13b,13c)に接続され延伸して前記コンデンサケース(15,21)の外部へ突出し前記半導体素子(7a,7b)等に接続されるPバスバー(11)及びNバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方は、前記コンデンサケース(15,21)の内部表面に絶縁材(16)を介して接触することを特徴とする電力変換装置。
In the power conversion device (1) including a heat generating component such as at least one of a filter capacitor (5), a smoothing capacitor (8), and a snubber capacitor (9) and a semiconductor element (7a, 7b),
The capacitor includes a capacitor case (15, 21) and one or a plurality of capacitor cells (13, 13a, 13b, 13c) housed therein,
P bus bars (11) and N connected to the capacitor cells (13, 13a, 13b, 13c) and extending to the outside of the capacitor case (15, 21) and connected to the semiconductor elements (7a, 7b) and the like Either or both of the bus bars (12, 12a) are in contact with the inner surface of the capacitor case (15, 21) via an insulating material (16).
前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方のコンデンサケース(15,21)の内部表面に絶縁材(16)を介して接触する部分は、コンデンサケース(15,21)の内部表面のうち他方のバスバーが存在しない全ての内部表面を最大限度として、コンデンサケース(15,21)の内部表面に接触しない前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)部分の幅より拡張されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The portion of the P bus bar (11) and the N bus bar (12, 12a), or both of which is in contact with the inner surface of the capacitor case (15, 21) via an insulating material (16) is a capacitor case (15 , 21) of the inner surfaces of the capacitor case (15, 21) and the P bus bar (11) and the N bus bars (12, 12a) not contacting the inner surface of the capacitor case (15, 21). The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is extended from the width of the portion. 前記コンデンサケース(15,21)は、前記半導体素子(7a,7b)を冷却する冷却器又は他の冷却器に設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1 or 2, wherein the capacitor case (15, 21) is installed in a cooler or other cooler for cooling the semiconductor element (7a, 7b). 前記コンデンサケース(15,21)は、その外部表面にフィン(20)を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the capacitor case (15, 21) includes a fin (20) on an outer surface thereof. 前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方が前記絶縁材(16)を介して接触する前記コンデンサケース(15,21)の面の板厚(T)は、前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)のいずれも接触しない前記コンデンサケース(15,21)の面の板厚より大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The plate thickness (T) of the surface of the capacitor case (15, 21) in which one or both of the P bus bar (11) and the N bus bar (12, 12a) are in contact via the insulating material (16) is 5. The thickness of the capacitor case (15, 21) where neither the P bus bar (11) nor the N bus bar (12, 12 a) contacts is greater than the plate thickness of the capacitor case (15, 21). The power converter according to item. 前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方が前記絶縁材(16)を介して接触する前記コンデンサケース(15,21)の面のみを熱伝導性部材(23)で形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電力変換装置。   Only the surface of the capacitor case (15, 21) with which one or both of the P bus bar (11) and the N bus bar (12, 12a) are in contact with each other via the insulating material (16) is applied to the heat conductive member ( 23. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is formed in step 23). 前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12)のいずれか一方又は双方の、前記絶縁材(16)を介して前記コンデンサケース(15,21)に接触する部分から、前記コンデンサセル(13,13a,13b,13c)の外表面に沿うように屈曲して伸張する伸張部(12b〜12g)を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。   From either one or both of the P bus bar (11) and the N bus bar (12) from the portion that contacts the capacitor case (15, 21) through the insulating material (16), the capacitor cell (13, 13. The power conversion device according to claim 1, further comprising an extension portion (12 b to 12 g) that bends and extends along the outer surface of 13 a, 13 b, and 13 c). 前記コンデンサケース(15,21)は、前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12)のいずれか一方又は双方を含む前記伸張部(12b〜12g)が前記絶縁材(16)を介して接触する突出部(27)を有することを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置。   The capacitor case (15, 21) is in contact with the extending portion (12b-12g) including one or both of the P bus bar (11) and the N bus bar (12) via the insulating material (16). The power converter according to claim 7, further comprising a protruding portion (27). 対向する前記各コンデンサセル(13a,13b,13c)間の間隙に、前記Pバスバー(11)及び前記Nバスバー(12,12a)のいずれか一方又は双方に連結した熱伝導板(26)が設けられることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電力変換装置。   A heat conduction plate (26) connected to one or both of the P bus bar (11) and the N bus bar (12, 12a) is provided in the gap between the opposing capacitor cells (13a, 13b, 13c). The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
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