JP2015023720A

JP2015023720A - Power conversion device

Info

Publication number: JP2015023720A
Application number: JP2013151376A
Authority: JP
Inventors: 脩央原田; Naohisa Harada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP6032149B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of easily connecting a capacitor and a discharge resistor and cooling the discharge resistor by a cooling unit.SOLUTION: A power conversion device 1 comprises a semiconductor unit 2, a capacitor 4, a discharge resistor 5, and a case 6. The case 6 includes a first case 61 which houses the semiconductor unit 2 and the capacitor 4 inside, and a second case 62 which houses the discharge resistor 5 inside. The second case 62 is arranged with a heating electronic component and a cooling unit 631 together with the discharge resistor 5. The discharge resistor 5 is arranged so as to thermally come into contact with the cooling unit 631. The second case 62 is arranged with a connection member 8. The connection member 8 includes a first terminal 811 and a second terminal 812. The capacitor 4 and the discharge resistor 5 are electrically connected with each other by being connected to the connection member 8.

Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.

ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両には、ＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータ等の電力変換装置が用いられている。このような電力変換装置としては、例えば、特許文献１に示されたものがある。特許文献１の電力変換装置は、２つの電力変換器と、これを収容するケースとを有している。 Power conversion devices such as DC-DC converters and DC-AC inverters are used in vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. As such a power converter, there exists a thing shown by patent document 1, for example. The power conversion device of Patent Document 1 has two power converters and a case for housing them.

ケース内の空間は、仕切部によって、上方と下方とに分割されており、上側収容部と下側収容部とが形成されている。 The space in the case is divided into an upper part and a lower part by a partition part, and an upper accommodation part and a lower accommodation part are formed.

上側収容部には、複数の半導体モジュールと冷却管とを積層した積層体、リアクトル及びコンデンサを備えたＤＣ−ＡＣインバータが収容されており、下側収容部には、ＤＣ−ＤＣコンバータが収容されている。また、仕切部の内部には、冷媒を流通する流路が形成されており、仕切部の下面が冷却面をなす冷却器を形成している。これにより、下側収容部に収容されたＤＣ−ＤＣコンバータを冷却可能に構成されている。 A DC-AC inverter including a stacked body in which a plurality of semiconductor modules and cooling pipes are stacked, a reactor, and a capacitor is accommodated in the upper accommodating portion, and a DC-DC converter is accommodated in the lower accommodating portion. ing. In addition, a flow path for circulating the refrigerant is formed inside the partition portion, and a cooler in which the lower surface of the partition portion forms a cooling surface is formed. Thereby, it is comprised so that cooling of the DC-DC converter accommodated in the lower side accommodating part is possible.

特開２０１２−２１７号公報JP 2012-217 A

しかしながら、特許文献１の電力変換装置には、以下の課題がある。 However, the power converter of Patent Document 1 has the following problems.

特許文献１の電力変換装置においては、ケース内の空間が仕切り部によって、上方収容部と下方収容部とに分割されている。そのため、上方収容部内に配された部品と下方収容部内に配された部品とを電気的に接続することが難しい。 In the power conversion device of Patent Document 1, the space in the case is divided into an upper accommodating portion and a lower accommodating portion by a partition portion. For this reason, it is difficult to electrically connect the components disposed in the upper housing portion and the components disposed in the lower housing portion.

また、上方収容部に収容された部品においても冷却を必要とする場合がある。例えば、コンデンサには、残留した電荷を放出するための放電抵抗が電気的に接続されている。この放電抵抗は、放電時に発熱するため冷却されることが好ましい。放電抵抗を冷却する手段としては、半導体ユニットを構成する冷却管と、仕切部によって構成された下方冷却器とが考えられる。 Moreover, cooling may be required also for the components accommodated in the upper accommodating portion. For example, the capacitor is electrically connected to a discharge resistor for discharging the remaining charge. This discharge resistance is preferably cooled because it generates heat during discharge. As means for cooling the discharge resistance, a cooling pipe constituting the semiconductor unit and a lower cooler constituted by a partitioning part can be considered.

放電抵抗を冷却管によって冷却しようとした場合、半導体モジュールを冷却するための冷却面に加え、放電抵抗を冷却するための冷却面を形成する必要がある。そのため、冷却管が大型化することとなる。 When the discharge resistance is to be cooled by the cooling pipe, it is necessary to form a cooling surface for cooling the discharge resistance in addition to the cooling surface for cooling the semiconductor module. Therefore, the cooling pipe is increased in size.

また、放電抵抗を下側冷却器によって冷却しようとした場合、放電抵抗を下方収容部に収容する必要がある。そのため、放電抵抗と上方収容部に収容されたコンデンサと電気的に接続することが難しい。 Moreover, when it is going to cool discharge resistance with a lower side cooler, it is necessary to accommodate discharge resistance in a lower accommodating part. For this reason, it is difficult to electrically connect the discharge resistor and the capacitor accommodated in the upper accommodating portion.

また、放電抵抗を冷却するために専用の冷却器を設けることもできるが、電力変換装置における構成部品数の増加と構造の複雑化及び大型化につながる。 In addition, a dedicated cooler can be provided to cool the discharge resistance, but this leads to an increase in the number of components in the power conversion device, a complicated structure, and an increase in size.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、コンデンサと放電抵抗とを容易に接続すると共に冷却部によって放電抵抗を冷却することのできる電力変換装置を提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this background, and it aims at providing the power converter device which can connect a capacitor | condenser and discharge resistance easily and can cool discharge resistance by a cooling unit.

本発明の一態様は、半導体モジュールを有する半導体ユニットと、
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と、
該コンデンサに残留した電荷を放電するための放電抵抗と、
上記半導体ユニット、上記コンデンサ及び上記放電抵抗を収容するケースとを有しており、
該ケースは、上記半導体ユニット及び上記コンデンサを内側に収容する第１ケースと、上記放電抵抗を内側に収容する第２ケースとを有し、
該第２ケースには、上記半導体モジュールと共に電力変換回路の一部を構成する発熱電子部品と、該発熱電子部品を冷却する冷却部とが、上記放電抵抗と共に配置されており、
上記放電抵抗は、上記発熱電子部品と共に、上記冷却部と熱的に接触して配されており、
上記第２ケースには、上記コンデンサと上記放電抵抗とを接続するための接続部材が配置されており、
該接続部材は、上記コンデンサから延出するコンデンサ端子と接続するための第１端子と、上記放電抵抗から延出する抵抗端子と接続するための第２端子とを有し、
上記コンデンサと上記放電抵抗とは、それぞれ上記コンデンサ端子及び上記抵抗端子において、上記接続部材に接続されることにより、互いに電気的に接続されていることを特徴とする電力変換装置にある。 One embodiment of the present invention is a semiconductor unit including a semiconductor module;
A capacitor electrically connected to the semiconductor module;
A discharge resistor for discharging the charge remaining in the capacitor;
A housing for housing the semiconductor unit, the capacitor, and the discharge resistor;
The case has a first case that houses the semiconductor unit and the capacitor inside, and a second case that houses the discharge resistor inside,
In the second case, a heat generating electronic component that forms part of a power conversion circuit together with the semiconductor module, and a cooling unit that cools the heat generating electronic component are disposed together with the discharge resistor,
The discharge resistor is arranged in thermal contact with the cooling unit together with the heat generating electronic component,
In the second case, a connection member for connecting the capacitor and the discharge resistor is disposed,
The connection member has a first terminal for connecting to a capacitor terminal extending from the capacitor, and a second terminal for connecting to a resistance terminal extending from the discharge resistor,
The capacitor and the discharge resistor may be electrically connected to each other by being connected to the connection member at the capacitor terminal and the resistance terminal, respectively.

上記電力変換装置は、上記第１ケースに上記半導体ユニット及び上記コンデンサが収容されており、上記第２ケースに上記放電抵抗と上記接続部材が収容されている。そして、上記コンデンサと上記放電抵抗とは、それぞれ上記コンデンサ端子及び上記抵抗端子において、上記接続部材に接続されることにより、互いに電気的に接続されている。そのため、上記コンデンサと上記放電抵抗とを容易に接続すると共に該放電抵抗を上記冷却部によって冷却することができる。 In the power converter, the semiconductor unit and the capacitor are accommodated in the first case, and the discharge resistor and the connection member are accommodated in the second case. The capacitor and the discharge resistor are electrically connected to each other by being connected to the connection member at the capacitor terminal and the resistance terminal, respectively. Therefore, the capacitor and the discharge resistor can be easily connected and the discharge resistor can be cooled by the cooling unit.

すなわち、上記第１ケースに上記コンデンサを収容することで、上記第１ケース内における上記コンデンサの位置決めを容易に行うことができる。したがって、上記第１ケース内に対して上記コンデンサ端子の位置決めを容易に行うことができる。 That is, the capacitor can be easily positioned in the first case by accommodating the capacitor in the first case. Therefore, the capacitor terminal can be easily positioned in the first case.

また、上記放電抵抗と上記接続部材とは、いずれも上記第２ケースに収容されている。それゆえ、上記抵抗端子と上記第２端子との接続は、上記第１ケースと上記第２ケースとを互いに組み付ける前に容易に行うことができる。また、上記第２ケース内における上記接続部材の位置決めを容易に行うことができる。したがって、上記第２ケースに対する上記第１端子の位置決めを容易に行うことができる。 Further, both the discharge resistance and the connection member are accommodated in the second case. Therefore, the connection between the resistance terminal and the second terminal can be easily performed before the first case and the second case are assembled to each other. Further, the connection member can be easily positioned in the second case. Therefore, the first terminal can be easily positioned with respect to the second case.

そのため、上記電力変換装置を組み立てる際に、上記第１ケースと上記第２ケースとを、適切に組み合わせることで、上記コンデンサ端子と上記第１端子とを互いに正確に位置合わせすることができる。したがって、上記コンデンサ端子と上記第１端子とを所定の接続位置に配置し、両者を容易に接続することができる。これにより、上記第１ケースに収容された上記コンデンサと上記第２ケースに収容された上記放電抵抗とを容易に接続することができる。 Therefore, when assembling the power converter, the capacitor terminal and the first terminal can be accurately aligned with each other by appropriately combining the first case and the second case. Therefore, the capacitor terminal and the first terminal can be arranged at a predetermined connection position, and both can be easily connected. Thereby, the capacitor accommodated in the first case and the discharge resistor accommodated in the second case can be easily connected.

また、上記電力変換装置においては、上記第２ケースに上記放電抵抗を収容可能であるため、上記冷却部によって、上記発熱電子部品と共に上記放電抵抗を冷却することができる。それゆえ、上記電力変換装置における、部品点数の増加を抑制し、上記電力変換装置を大型化することなく、上記放電抵抗を冷却することができる。 In the power converter, since the discharge resistor can be accommodated in the second case, the discharge resistor can be cooled together with the heat generating electronic component by the cooling unit. Therefore, an increase in the number of components in the power conversion device can be suppressed, and the discharge resistance can be cooled without increasing the size of the power conversion device.

以上のごとく、上記電力変換装置によれば、コンデンサと放電抵抗とを容易に接続すると共に冷却部によって放電抵抗を冷却することができる。 As described above, according to the power conversion device, the capacitor and the discharge resistor can be easily connected and the discharge resistor can be cooled by the cooling unit.

実施例１における、電力変換装置を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 図１における、II−II矢視断面図。II-II arrow sectional drawing in FIG. 図１における、III−III矢視断面図。III-III arrow sectional drawing in FIG. 実施例１における、部品が収容された第１ケースを示す説明図。Explanatory drawing which shows the 1st case in which components were accommodated in Example 1. FIG. 図４における、Ｖ矢視図。The V arrow directional view in FIG. 実施例１における、部品が収容された第２ケースを示す説明図。Explanatory drawing which shows the 2nd case in which components were accommodated in Example 1. FIG. 図６における、VII矢視図。The VII arrow directional view in FIG. 実施例１における、接続部材を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a connection member in the first embodiment. 図８における、IX矢視図。The IX arrow line view in FIG. 図８における、Ｘ矢視図。The X arrow directional view in FIG.

上記電力変換装置において、上記コンデンサ、上記放電抵抗及び上記接続部材は、上記半導体ユニットに対して、上記第１ケースと上記第２ケースとの並び方向と直交する一方向の同じ側に配されており、上記接続部材は、上記コンデンサよりも外側に配されていることが好ましい。この場合には、上記接続部材を、上記電力変換装置において、より外側の位置に配置することができる。これにより、上記接続部材の第１端子及び第２端子と、上記コンデンサ端子及び上記抵抗端子との接続作業を行う際に工具等に干渉しうる部分を少なくすることができる。それゆえ、上記電力変換装置における組立作業をより容易に行うことができる。 In the power converter, the capacitor, the discharge resistor, and the connection member are arranged on the same side in one direction perpendicular to the arrangement direction of the first case and the second case with respect to the semiconductor unit. The connecting member is preferably arranged outside the capacitor. In this case, the connection member can be arranged at a more outer position in the power conversion device. Thereby, when performing the connection operation | work with the 1st terminal and 2nd terminal of the said connection member, the said capacitor terminal, and the said resistance terminal, the part which can interfere with a tool etc. can be decreased. Therefore, assembly work in the power conversion device can be performed more easily.

（実施例１）
上記電力変換装置にかかる実施例について、図１〜図１０を参照して説明する。 Example 1
The Example concerning the said power converter device is described with reference to FIGS.

図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、半導体モジュール２１を有する半導体ユニット２と、半導体モジュール２１と電気的に接続されたコンデンサ４と、コンデンサ４に残留した電荷を放電するための放電抵抗５と、半導体ユニット２、コンデンサ４及び放電抵抗５を収容するケース６とを有している。 As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of this example includes a semiconductor unit 2 having a semiconductor module 21, a capacitor 4 electrically connected to the semiconductor module 21, and a charge remaining in the capacitor 4. It has a discharge resistor 5 and a case 6 for housing the semiconductor unit 2, the capacitor 4 and the discharge resistor 5.

ケース６は、半導体ユニット２及びコンデンサ４を内側に収容する第１ケース６１と、放電抵抗５を内側に収容する第２ケース６２とを有している。第２ケース６２には、半導体モジュール２１と共に電力変換回路の一部を構成する発熱電子部品としてのリアクトル７１及びトランス７２と、発熱電子部品を冷却する下方冷却部６３１とが、放電抵抗５と共に配置されている。 The case 6 has a first case 61 that houses the semiconductor unit 2 and the capacitor 4 inside, and a second case 62 that houses the discharge resistor 5 inside. In the second case 62, a reactor 71 and a transformer 72 as heat generating electronic components that constitute a part of the power conversion circuit together with the semiconductor module 21, and a lower cooling unit 631 for cooling the heat generating electronic components are disposed together with the discharge resistor 5. Has been.

放電抵抗５は、発熱電子部品と共に、下方冷却部６３１と熱的に接触して配されており、第２ケース６２には、コンデンサ４と、放電抵抗５とを接続するための接続部材８が配置されている。 The discharge resistor 5 is disposed in thermal contact with the lower cooling unit 631 together with the heat generating electronic components, and the second case 62 has a connection member 8 for connecting the capacitor 4 and the discharge resistor 5. Has been placed.

図２及び図３に示すごとく、接続部材８は、コンデンサ４から延出するコンデンサ端子４１と接続するための第１端子８１１と、放電抵抗５から延出する抵抗端子５１と接続するための第２端子８１２とを有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the connecting member 8 includes a first terminal 811 for connecting to the capacitor terminal 41 extending from the capacitor 4 and a first terminal for connecting to the resistor terminal 51 extending from the discharge resistor 5. 2 terminals 812.

コンデンサ４と放電抵抗５とは、それぞれコンデンサ端子４１及び抵抗端子５１において、接続部材８に接続されることにより、互いに電気的に接続されている。 The capacitor 4 and the discharge resistor 5 are electrically connected to each other by being connected to the connecting member 8 at the capacitor terminal 41 and the resistor terminal 51, respectively.

以下、さらに詳細に説明する。 This will be described in more detail below.

図１及び図２に示すごとく、本例においては、半導体ユニット２における積層方向を前後方向Ｘ、第１ケース６１及び第２ケース６２が並んだ方向を上下方向Ｚ、また、前後方向Ｘ及び上下方向Ｚの両方と直交する方向を横方向Ｙとして、以下説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, in this example, the stacking direction in the semiconductor unit 2 is the front-rear direction X, the direction in which the first case 61 and the second case 62 are arranged is the vertical direction Z, and the front-rear direction X and the vertical direction The direction orthogonal to both of the directions Z will be described below as the horizontal direction Y.

また、前後方向Ｘにおいて、冷媒導入管３２及び冷媒排出管３３の先端側を前方とし、反対側を後方とする。また、上下方向Ｚにおいて、第１ケース６１が配された側を上方とし、反対側を下方とする。 In the front-rear direction X, the front ends of the refrigerant introduction pipe 32 and the refrigerant discharge pipe 33 are defined as the front, and the opposite sides are defined as the rear. In the vertical direction Z, the side on which the first case 61 is disposed is the upper side, and the opposite side is the lower side.

本例の電力変換装置１は、例えば、ハイブリッド自動車等において、直流電源から、三相交流モータ（図示略）に通電する駆動電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を生成するための装置である。 The power conversion apparatus 1 of this example is an apparatus for generating a drive current (U phase, V phase, W phase) for energizing a three-phase AC motor (not shown) from a DC power source in, for example, a hybrid vehicle. is there.

図１に示すごとく、電力変換装置１は、半導体モジュール２１を備えた半導体ユニット２と、電圧を平滑化するためのコンデンサ４と、コンデンサ４の残留電荷を放電するための放電抵抗５と、発熱電子部品としてのリアクトル７１及びトランス７２と、これらを収容するケース６とを有している。 As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a semiconductor unit 2 including a semiconductor module 21, a capacitor 4 for smoothing the voltage, a discharge resistor 5 for discharging residual charges in the capacitor 4, and heat generation. It has a reactor 71 and a transformer 72 as electronic components, and a case 6 for housing them.

図１に示すごとく、ケース６は、半導体ユニット２及びコンデンサ４を収容する第１ケース６１と、第１ケース６１の下方側に配され放電抵抗５、接続部材８、リアクトル７１及びトランス７２を収容する第２ケース６２と、第１ケース６１の上部に配される蓋体６７とを有している。 As shown in FIG. 1, the case 6 accommodates the first case 61 that houses the semiconductor unit 2 and the capacitor 4, and the discharge resistor 5, the connection member 8, the reactor 71, and the transformer 72 that are arranged below the first case 61. A second case 62 and a lid 67 disposed on the upper part of the first case 61.

図１、図４及び図５に示すごとく、第１ケース６１は、四角筒形状をなす第１壁部６１１によって形成されており、第１ケース６１の内周は上下方向Ｚに貫通している。また、前方に配された第１壁部６１１には、一対の配管挿通孔６１２が貫通形成されている。 As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the first case 61 is formed by a first wall portion 611 having a rectangular tube shape, and the inner periphery of the first case 61 penetrates in the vertical direction Z. . In addition, a pair of pipe insertion holes 612 are formed through the first wall portion 611 disposed forward.

蓋体６７は、板状をなしており、第１ケース６１の上側の開口部を覆うように配されている。 The lid 67 has a plate shape and is arranged so as to cover the upper opening of the first case 61.

図１、図６及び図７に示すごとく、第２ケース６２は、平板状をなす底部６３と、底部６３から立設した第２壁部６４とを有している。 As shown in FIG. 1, FIG. 6 and FIG. 7, the second case 62 has a flat bottom 63 and a second wall 64 erected from the bottom 63.

底部６３は、上方から見たとき矩形形状をなしている。また、底部６３の内部には、冷媒を流通する下方冷媒流路６３２が形成されており、底部６３が下方冷却部６３１を構成している。 The bottom 63 has a rectangular shape when viewed from above. Further, a lower refrigerant flow path 632 for circulating the refrigerant is formed inside the bottom portion 63, and the bottom portion 63 constitutes a lower cooling portion 631.

第２壁部６４は、四角筒形状をなしており、底部６３の外周縁全周から上方に向かって立設すると共に上方が開口している。また、前方側に配された第２壁部６４の内側には、接続部材８を固定するための固定部６５が形成されている。固定部６５の上面には、ネジ穴が形成されており、固定ボルトを螺合して接続部材８を固定可能に構成されている。 The second wall portion 64 has a rectangular tube shape, and is erected upward from the entire outer periphery of the bottom portion 63 and is open upward. A fixing portion 65 for fixing the connection member 8 is formed inside the second wall portion 64 disposed on the front side. A screw hole is formed on the upper surface of the fixing portion 65, and the connecting member 8 can be fixed by screwing a fixing bolt.

図１、図４及び図５に示すごとく、半導体ユニット２は、第１ケース６１内に収容されており、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却器３とを備えている。 As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the semiconductor unit 2 is housed in a first case 61, and includes a plurality of semiconductor modules 21 incorporating switching elements, and a cooler 3 that cools the semiconductor modules 21. It has.

半導体モジュール２１は、スイッチング素子を有する本体部２１１と、本体部２１１から上方に向かって延びる複数の制御端子２１２と、本体部２１１から下方に向かって延びる複数の主電極端子２１３とを有している。 The semiconductor module 21 includes a main body 211 having a switching element, a plurality of control terminals 212 extending upward from the main body 211, and a plurality of main electrode terminals 213 extending downward from the main body 211. Yes.

半導体ユニット２を構成する半導体モジュール２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。本例の半導体モジュール２１における本体部２１１は、平板状をなしており、２つのスイッチング素子を樹脂モールドして形成されている。 The semiconductor module 21 constituting the semiconductor unit 2 includes a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a MOSFET (MOS field effect transistor). The main body 211 in the semiconductor module 21 of this example has a flat plate shape, and is formed by resin-molding two switching elements.

本体部２１１から上方に延びるよう形成された制御端子２１２は、制御回路基板２２と接続されており、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。 A control terminal 212 formed so as to extend upward from the main body 211 is connected to the control circuit board 22 and receives a control current for controlling the switching element.

図１〜図５に示すごとく、制御回路基板２２における前端側の位置には、接続配線９を構成する基板側接続配線２２１が配されている。基板側接続配線２２１はコネクタ２２２を有しており、リアクトル７１が有するサーミスタのサーミスタ側接続配線７１１が有するコネクタ７１２と嵌合すると共に接続されることにより接続配線９が形成される。 As shown in FIGS. 1 to 5, a board-side connection wiring 221 constituting the connection wiring 9 is arranged at a position on the front end side of the control circuit board 22. The board-side connection wiring 221 has a connector 222, and the connection wiring 9 is formed by fitting and connecting to the connector 712 included in the thermistor-side connection wiring 711 of the thermistor included in the reactor 71.

図１、図４及び図５に示すごとく、冷却器３は、半導体モジュール２１の両面に配された熱交換部３１と、熱交換部３１へ冷媒を循環させるための冷媒導入管３２及び冷媒排出管３３を有している。本例において、熱交換部３１は、アルミニウム等の金属によって構成されており、内部に冷媒を流通する冷媒流路を有している。複数の熱交換部３１は、半導体モジュール２１を両面から挟持するように配されており、隣り合う熱交換部３１は、前後方向Ｘの両端部付近において連結管３４によって、互いに連結されている。そして、熱交換部３１と半導体モジュール２１とが交互に積層されることによって、半導体ユニット２が形成されている。 As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the cooler 3 includes a heat exchange unit 31 disposed on both surfaces of the semiconductor module 21, a refrigerant introduction pipe 32 for circulating the refrigerant to the heat exchange unit 31, and refrigerant discharge. It has a tube 33. In this example, the heat exchange part 31 is comprised with metals, such as aluminum, and has a refrigerant | coolant flow path which distribute | circulates a refrigerant | coolant inside. The plurality of heat exchanging parts 31 are arranged so as to sandwich the semiconductor module 21 from both sides, and the adjacent heat exchanging parts 31 are connected to each other by connecting pipes 34 in the vicinity of both ends in the front-rear direction X. And the semiconductor unit 2 is formed by laminating | stacking the heat exchange part 31 and the semiconductor module 21 alternately.

冷媒導入管３２及び冷媒排出管３３は、半導体ユニット２の前端部に配された熱交換部３１の前面から、前方に向かって突出すると共に、第１ケース６１に形成された配管挿通孔６１２にそれぞれ挿通するように設けられている。 The refrigerant introduction pipe 32 and the refrigerant discharge pipe 33 protrude forward from the front surface of the heat exchanging portion 31 disposed at the front end portion of the semiconductor unit 2, and enter the pipe insertion hole 612 formed in the first case 61. Each is provided to be inserted.

冷却器３において、冷媒導入管３２から導入された冷媒は、適宜連結管を通り、各熱交換部３１に分配されると共にその長手方向（前後方向Ｘ）に流通する。そして、各熱交換部３１を流れる間に、冷媒は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管を通り、冷媒排出管３３に導かれ排出される。冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。 In the cooler 3, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction pipe 32 appropriately passes through the connection pipe, is distributed to each heat exchange unit 31, and flows in the longitudinal direction (front-rear direction X). The refrigerant exchanges heat with the semiconductor module 21 while flowing through the heat exchange units 31. The refrigerant whose temperature has increased due to heat exchange passes through the downstream connecting pipe, is led to the refrigerant discharge pipe 33, and is discharged. Examples of the refrigerant include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, and alcohol refrigerants such as methanol and alcohol. A refrigerant such as a ketone-based refrigerant such as acetone can be used.

コンデンサ４は、略板形状をなしており、半導体ユニット２の横方向Ｙにおいて、主面の法線方向が横方向Ｙとなるように配されている。コンデンサ４は、半導体ユニット２側に配された面における下方側から延出されたコンデンサ端子４１を有している。コンデンサ端子４１は、上方から見たとき略Ｕ字形状をなしており、その先端部は、電力変換装置１を組み立てた状態において、接続部材８における第１端子８１１と当接する位置に配されている。 The capacitor 4 has a substantially plate shape and is arranged such that the normal direction of the main surface is the horizontal direction Y in the horizontal direction Y of the semiconductor unit 2. The capacitor 4 has a capacitor terminal 41 extending from the lower side on the surface arranged on the semiconductor unit 2 side. The capacitor terminal 41 is substantially U-shaped when viewed from above, and the tip thereof is arranged at a position where it abuts on the first terminal 811 of the connection member 8 in a state where the power conversion device 1 is assembled. Yes.

尚、本例においては、図１〜図３に示すごとく、コンデンサ４の上方側は、第１ケース６１の内側に配されており、コンデンサ４の下方側は第２ケース６２内に配されている。 In this example, as shown in FIGS. 1 to 3, the upper side of the capacitor 4 is arranged inside the first case 61, and the lower side of the capacitor 4 is arranged in the second case 62. Yes.

図１、図６及び図７に示すごとく、放電抵抗５は、略直方体形状を有しており、長手方向が前後方向Ｘに沿うと共に下方冷却部６３１に接触するように第２ケース６２内に収容されている。放電抵抗５は、電線からなる抵抗端子５１を有しており、抵抗端子５１は、接続部材８の第２端子８１２と接続されている。 As shown in FIGS. 1, 6, and 7, the discharge resistor 5 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the longitudinal direction is along the front-rear direction X and the second case 62 is in contact with the lower cooling portion 631. Contained. The discharge resistor 5 has a resistance terminal 51 made of an electric wire, and the resistance terminal 51 is connected to the second terminal 812 of the connection member 8.

図６及び図７に示すごとく、発熱電子部品としてのリアクトル７１は、略円筒状をなしており、第２ケース６２内において下方冷却部６３１上に配されている。リアクトル７１は、リアクトル７１に内蔵され温度を検出するサーミスタと、サーミスタが発する電気信号を出力するサーミスタ側接続配線７１１とを有している。サーミスタ側接続配線７１１の先端には、コネクタ７１２が配されており、接続部材８のコネクタ固定部６５に固定されている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the reactor 71 as the heat generating electronic component has a substantially cylindrical shape, and is disposed on the lower cooling portion 631 in the second case 62. The reactor 71 includes a thermistor that is built in the reactor 71 and detects a temperature, and a thermistor-side connection wiring 711 that outputs an electrical signal generated by the thermistor. A connector 712 is disposed at the tip of the thermistor side connection wiring 711 and is fixed to the connector fixing portion 65 of the connection member 8.

トランス７２は、略直方体形状を有しており、第２ケース６２内におけるリアクトル７１の後方側の位置において、底部６３の上面に配されている。 The transformer 72 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is disposed on the upper surface of the bottom 63 at a position on the rear side of the reactor 71 in the second case 62.

図８〜図１０に示すごとく、コンデンサ４と放電抵抗５とを接続する接続部材８は、導電性を備えた接続バスバー８１と、接続バスバー８１の周囲に形成された絶縁部８２とを有している。 As shown in FIGS. 8 to 10, the connection member 8 that connects the capacitor 4 and the discharge resistor 5 includes a connection bus bar 81 having conductivity and an insulating portion 82 formed around the connection bus bar 81. ing.

接続バスバー８１は、導電性の金属部材からなる板材をプレス加工することによって形成されている。接続バスバー８１は、コンデンサ４と電気的に接続される第１端子８１１と、放電抵抗５と電気的に接続される第２端子８１２と、第１端子８１１と第２端子８１２とを繋ぐように形成されたバスバー本体８１３とを有している。 The connection bus bar 81 is formed by pressing a plate material made of a conductive metal member. The connection bus bar 81 connects the first terminal 811 electrically connected to the capacitor 4, the second terminal 812 electrically connected to the discharge resistor 5, and the first terminal 811 and the second terminal 812. And a formed bus bar body 813.

図８に示すごとく、バスバー本体８１３は、上方から見たとき横方向Ｙに延びる長辺部８１４と、長辺部８１４の一端から後方に延びる短辺部８１５とを有する略Ｌ字状に形成されている。 As shown in FIG. 8, the bus bar body 813 is formed in a substantially L shape having a long side portion 814 extending in the lateral direction Y when viewed from above and a short side portion 815 extending rearward from one end of the long side portion 814. Has been.

第２端子８１２は、バスバー本体８１３の長辺部８１４における他端から延設されており、バスバー本体８１３と同一平面上に形成されている。 The second terminal 812 extends from the other end of the long side portion 814 of the bus bar main body 813 and is formed on the same plane as the bus bar main body 813.

第１端子８１１は、短辺部８１５の後端から下方に向かって延設されており、コンデンサ端子４１と隣り合う位置に配されている。 The first terminal 811 extends downward from the rear end of the short side portion 815 and is arranged at a position adjacent to the capacitor terminal 41.

絶縁部８２は、絶縁性樹脂によって形成されており、接続バスバー８１を内包する絶縁本体部８２１と、絶縁本体部８２１から上方に向かって延びる配線固定部８２２とを有している。 The insulating portion 82 is formed of an insulating resin, and includes an insulating main body portion 821 that encloses the connection bus bar 81 and a wiring fixing portion 822 that extends upward from the insulating main body portion 821.

絶縁本体部８２１は、略直方体形状を有しており、接続バスバー８１と共にインサート成形されている。尚、接続バスバー８１における第１端子８１１及び第２端子８１２は、絶縁本体部８２１から露出して配されている。 The insulating main body 821 has a substantially rectangular parallelepiped shape and is insert-molded together with the connection bus bar 81. Note that the first terminal 811 and the second terminal 812 of the connection bus bar 81 are disposed so as to be exposed from the insulating main body 821.

また、絶縁本体部８２１において、接続バスバー８１の第２端子８１２が露出した側と反対側の端部には、ボルト挿通孔８３が貫通形成されている。このボルト挿通孔８３に固定ボルトを挿通配置すると共に第２ケース６２の固定部６５におけるネジ穴に、固定ボルトを螺号することにより、接続部材８を第２ケース６２に固定することができる。 Further, in the insulating main body 821, a bolt insertion hole 83 is formed through the end of the connection bus bar 81 opposite to the side where the second terminal 812 is exposed. The connecting member 8 can be fixed to the second case 62 by inserting the fixing bolt into the bolt insertion hole 83 and screwing the fixing bolt into the screw hole in the fixing portion 65 of the second case 62.

配線固定部８２２は、絶縁本体部８２１における上面から上方に向かって立設しており、その先端には、サーミスタ側接続配線７１１のコネクタ７１２を嵌合固定可能に構成されている。 The wiring fixing portion 822 is erected upward from the upper surface of the insulating main body portion 821, and the connector 712 of the thermistor side connection wiring 711 is configured to be fitted and fixed at the tip thereof.

次に、本例の電力変換装置１における組立順序を説明する。 Next, the assembly sequence in the power conversion device 1 of this example will be described.

まず、図４及び図５に示すごとく、第１ケース６１内に半導体ユニット２及びコンデンサ４を固定する。 First, as shown in FIGS. 4 and 5, the semiconductor unit 2 and the capacitor 4 are fixed in the first case 61.

第１ケース６１内に固定されたコンデンサ４は、上方側が第１ケース６１内に収容され、下方側が第１ケース６１の下端から突出している。 The upper side of the capacitor 4 fixed in the first case 61 is accommodated in the first case 61, and the lower side protrudes from the lower end of the first case 61.

また、基板側接続配線２２１は、サーミスタ側接続配線７１１と未接続の状態にある。 The substrate side connection wiring 221 is not connected to the thermistor side connection wiring 711.

また、図６及び図７に示すごとく、第２ケース６２に、放電抵抗５、接続部材８、リアクトル７１及びトランス７２を固定する。 As shown in FIGS. 6 and 7, the discharge resistor 5, the connecting member 8, the reactor 71 and the transformer 72 are fixed to the second case 62.

放電抵抗５、リアクトル７１及びトランス７２は、第２ケース６２の底部６３によって構成された下方冷却部６３１の上面に当接して固定されている。 The discharge resistor 5, the reactor 71, and the transformer 72 are fixed in contact with the upper surface of the lower cooling unit 631 formed by the bottom 63 of the second case 62.

接続部材８は、第２ケース６２における固定部６５に固定ボルトによって締結固定されている。 The connection member 8 is fastened and fixed to the fixing portion 65 in the second case 62 by a fixing bolt.

リアクトル７１におけるサーミスタのサーミスタ側接続配線７１１のコネクタ２２２、７１２は、配線固定部８２２の先端に嵌合固定する。 The connectors 222 and 712 of the thermistor side connection wiring 711 of the thermistor in the reactor 71 are fitted and fixed to the tip of the wiring fixing portion 822.

放電抵抗５の抵抗端子５１は、接続部材８における第２端子８１２にボルト及びナットを用いて締結固定する。 The resistance terminal 51 of the discharge resistor 5 is fastened and fixed to the second terminal 812 of the connecting member 8 using bolts and nuts.

次に、図１〜図３に示すごとく、第１ケース６１と第２ケース６２とを互いに固定する。 Next, as shown in FIGS. 1 to 3, the first case 61 and the second case 62 are fixed to each other.

第１ケース６１と第２ケース６２とは、図示しない固定フランジをそれぞれ有しており、ボルトによって締結することにより、互いの位置合わせを行いながら固定される。 The first case 61 and the second case 62 have fixing flanges (not shown), and are fixed while being aligned with each other by fastening with bolts.

第１ケース６１と第２ケース６２とを固定した際に、コンデンサ端子４１と第１端子８１１とは、第２ケース６２内において、互いに近接して対向した位置に配される。そして、第２ケース６２に形成された作業孔６６からボルトと工具を挿入し、コンデンサ端子４１と第１端子８１１とを締結固定する。 When the first case 61 and the second case 62 are fixed, the capacitor terminal 41 and the first terminal 811 are arranged in the second case 62 at positions that are close to each other and face each other. Then, a bolt and a tool are inserted from the work hole 66 formed in the second case 62, and the capacitor terminal 41 and the first terminal 811 are fastened and fixed.

また、接続部材８の配線固定部８２２に固定されたサーミスタ側接続配線７１１のコネクタ２２２、７１２は、制御回路基板２２の近傍に配される。サーミスタ側接続配線７１１のコネクタ２２２、７１２に基板側接続配線２２１のコネクタ２２２、７１２を嵌合固定して、サーミスタと制御回路基板２２とが接続される。 Further, the connectors 222 and 712 of the thermistor side connection wiring 711 fixed to the wiring fixing portion 822 of the connection member 8 are arranged in the vicinity of the control circuit board 22. The thermistor and the control circuit board 22 are connected by fitting and fixing the connectors 222 and 712 of the board-side connection wiring 221 to the connectors 222 and 712 of the thermistor-side connection wiring 711.

コンデンサ端子４１と第１端子８１１、及びサーミスタと制御回路基板２２との接続作業が完了した後、第１ケース６１の上方開口部に蓋体６７を配して電力変換装置１が完成する。 After the connection operation of the capacitor terminal 41 and the first terminal 811 and the thermistor and the control circuit board 22 is completed, the lid 67 is disposed in the upper opening of the first case 61 to complete the power conversion device 1.

本例の電力変換装置１において、コンデンサ４、放電抵抗５及び接続部材８はいずれも、半導体ユニット２に対して、横方向Ｙにおける同じ側に配されている。また、接続部材８は、コンデンサ４の前方側の位置でかつ第２ケース６２の第２壁部６４の内側面に沿って配されている。 In the power conversion device 1 of this example, the capacitor 4, the discharge resistor 5, and the connection member 8 are all arranged on the same side in the lateral direction Y with respect to the semiconductor unit 2. Further, the connection member 8 is disposed along the inner surface of the second wall portion 64 of the second case 62 at a position on the front side of the capacitor 4.

次に本例の作用効果について説明する。 Next, the effect of this example is demonstrated.

電力変換装置１は、第１ケース６１に半導体ユニット２及びコンデンサ４が収容されており、第２ケース６２に放電抵抗５と接続部材８が収容されている。そして、コンデンサ４と放電抵抗５とは、それぞれコンデンサ端子４１及び抵抗端子５１において、接続部材８に接続されることにより、互いに電気的に接続されている。そのため、コンデンサ４と放電抵抗５とを容易に接続すると共に放電抵抗５を下方冷却部６３１によって冷却することができる。 In the power conversion device 1, the semiconductor unit 2 and the capacitor 4 are accommodated in a first case 61, and the discharge resistor 5 and the connection member 8 are accommodated in a second case 62. The capacitor 4 and the discharge resistor 5 are electrically connected to each other by being connected to the connection member 8 at the capacitor terminal 41 and the resistance terminal 51, respectively. Therefore, the capacitor 4 and the discharge resistor 5 can be easily connected and the discharge resistor 5 can be cooled by the lower cooling part 631.

すなわち、第１ケース６１にコンデンサ４を収容することで、第１ケース６１内におけるコンデンサ４の位置決めを容易に行うことができる。したがって、第１ケース６１内に対してコンデンサ端子４１の位置決めを容易に行うことができる。 That is, by accommodating the capacitor 4 in the first case 61, the positioning of the capacitor 4 in the first case 61 can be easily performed. Therefore, the capacitor terminal 41 can be easily positioned with respect to the first case 61.

また、放電抵抗５と接続部材８とは、いずれも第２ケース６２に収容されている。それゆえ、抵抗端子５１と第２端子８１２との接続は、第１ケース６１と第２ケース６２とを互いに組み付ける前に容易に行うことができる。また、第２ケース６２内における接続部材８の位置決めを容易に行うことができる。したがって、第２ケース６２に対する第１端子８１１の位置決めを容易に行うことができる。 The discharge resistor 5 and the connection member 8 are both housed in the second case 62. Therefore, the connection between the resistance terminal 51 and the second terminal 812 can be easily performed before the first case 61 and the second case 62 are assembled to each other. Further, the connection member 8 can be easily positioned in the second case 62. Therefore, the first terminal 811 can be easily positioned with respect to the second case 62.

そのため、電力変換装置１を組み立てる際に、第１ケース６１と第２ケース６２とを適切に組み合わせることで、コンデンサ端子４１と第１端子８１１とを互いに正確に位置合わせすることができる。したがって、コンデンサ端子４１と第１端子８１１とを容易に接続することができる。これにより、第１ケース６１に収容されたコンデンサ４と第２ケース６２に収容された放電抵抗５とを容易に接続することができる。 Therefore, when the power conversion device 1 is assembled, the capacitor terminal 41 and the first terminal 811 can be accurately aligned with each other by appropriately combining the first case 61 and the second case 62. Therefore, the capacitor terminal 41 and the first terminal 811 can be easily connected. Thereby, the capacitor 4 accommodated in the first case 61 and the discharge resistor 5 accommodated in the second case 62 can be easily connected.

また、電力変換装置１においては、第２ケース６２に放電抵抗５を収容可能であるため、下方冷却部６３１によってリアクトル７１及びトランス７２と共に放電抵抗５を冷却することができる。それゆえ、電力変換装置１における、部品点数の増加を抑制し、電力変換装置１を大型化することなく、放電抵抗を冷却することができる。 Moreover, in the power converter 1, since the discharge resistor 5 can be accommodated in the second case 62, the discharge resistor 5 can be cooled together with the reactor 71 and the transformer 72 by the lower cooling portion 631. Therefore, an increase in the number of parts in the power conversion device 1 can be suppressed, and the discharge resistance can be cooled without increasing the size of the power conversion device 1.

また、コンデンサ４、放電抵抗５及び接続部材８は、半導体ユニット２に対して、上下方向Ｚと直交する横方向Ｙの同じ側に配されており、接続部材８は、コンデンサ４よりも前方の外側に配されている。そのため、接続部材８を、電力変換装置１において、より外側の位置に配置することができる。これにより、接続部材８の第１端子８１１及び第２端子８１２と、コンデンサ端子４１及び抵抗端子５１との接続作業を行う際に、工具等に干渉しうる部分を少なくすることができる。それゆえ、電力変換装置１における組立作業をより容易に行うことができる。 Further, the capacitor 4, the discharge resistor 5, and the connection member 8 are arranged on the same side in the lateral direction Y perpendicular to the vertical direction Z with respect to the semiconductor unit 2, and the connection member 8 is in front of the capacitor 4. Arranged outside. Therefore, the connection member 8 can be disposed at a more outer position in the power conversion device 1. Thereby, when connecting the 1st terminal 811 and the 2nd terminal 812 of the connection member 8, and the capacitor | condenser terminal 41 and the resistance terminal 51, the part which can interfere with a tool etc. can be decreased. Therefore, assembly work in the power conversion device 1 can be performed more easily.

また、第１ケース６１には、制御回路基板２２が配されており、第２ケース６２には、発熱電子部品としてのリアクトル７１と、リアクトル７１の温度を検出するサーミスタとが収容されており、接続部材８は、制御回路基板２２とサーミスタとを接続する接続配線９を固定するための配線固定部８２２を備えている。そのため、接続配線９の位置決めを容易に行うことができる。これにより、電力変換装置１内のレイアウトを整然とすることができる。 The first case 61 is provided with the control circuit board 22, and the second case 62 contains a reactor 71 as a heat generating electronic component and a thermistor for detecting the temperature of the reactor 71, The connection member 8 includes a wiring fixing portion 822 for fixing the connection wiring 9 that connects the control circuit board 22 and the thermistor. Therefore, the connection wiring 9 can be easily positioned. Thereby, the layout in the power converter device 1 can be made orderly.

以上のごとく、本例の電力変換装置１によれば、コンデンサ４と放電抵抗５とを容易に接続すると共に下方冷却部６３１によって放電抵抗５を冷却することができる。 As described above, according to the power conversion device 1 of this example, the capacitor 4 and the discharge resistor 5 can be easily connected and the discharge resistor 5 can be cooled by the lower cooling unit 631.

また、発熱電子部品としては、リアクトル及びトランスに限定されるものではなく、種々の部品を搭載することができる。 Further, the heat generating electronic components are not limited to the reactor and the transformer, and various components can be mounted.

１電力変換装置
２半導体ユニット
２１半導体モジュール
２２制御回路基板
４コンデンサ
４１コンデンサ端子
５放電抵抗
５１抵抗端子
６ケース
６１第１ケース
６２第２ケース
６３１下方冷却部
７１、７２発熱電子部品
８接続部材
８１１第１端子
８１２第２端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Semiconductor unit 21 Semiconductor module 22 Control circuit board 4 Capacitor 41 Capacitor terminal 5 Discharge resistance 51 Resistance terminal 6 Case 61 1st case 62 2nd case 631 Lower cooling part 71, 72 Heating electronic component 8 Connection member 811 1st 1 terminal 812 2nd terminal

Claims

A semiconductor unit (2) having a semiconductor module (21);
A capacitor (4) electrically connected to the semiconductor module (21);
A discharge resistor (5) for discharging the charge remaining in the capacitor (4);
A case (6) for housing the semiconductor unit (2), the capacitor (4) and the discharge resistor (5);
The case (6) includes a first case (61) for accommodating the semiconductor unit (2) and the capacitor (4) inside, and a second case (62) for accommodating the discharge resistor (5) inside. Have
The second case (62) includes a heat generating electronic component (71, 72) that forms part of the power conversion circuit together with the semiconductor module (21), and a cooling unit that cools the heat generating electronic component (71, 72). (631) is disposed together with the discharge resistor (5),
The discharge resistor (5) is arranged in thermal contact with the cooling unit (631) together with the heat generating electronic components (71, 72),
In the second case (62), a connection member (8) for connecting the capacitor (4) and the discharge resistor (5) is disposed,
The connecting member (8) includes a first terminal (811) for connecting to a capacitor terminal (41) extending from the capacitor (4), and a resistance terminal (51) extending from the discharge resistor (5). And a second terminal (812) for connection to
The capacitor (4) and the discharge resistor (5) are electrically connected to each other by being connected to the connection member (8) at the capacitor terminal (41) and the resistance terminal (51), respectively. The power converter device (1) characterized by the above-mentioned.

The capacitor (4), the discharge resistor (5), and the connection member (8) are arranged in the direction in which the first case (61) and the second case (62) are arranged with respect to the semiconductor unit (2). The power converter (1) according to claim 1, characterized in that the connecting member (8) is disposed on the outer side of the capacitor (4). 1).

The first case (61) is provided with a control circuit board (22), and the second case (62) is provided with a reactor (71) as the heat generating electronic components (71, 72), and the The thermistor for detecting the temperature of the reactor (71) is accommodated, and the connection member (8) is a wiring for fixing the connection wiring (9) for connecting the control circuit board (22) and the thermistor. The power conversion device (1) according to claim 1 or 2, further comprising a fixing portion (822).