JP2015109748A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
交流電動機などの負荷を駆動するために、あるいは直流電力を交流電力に、交流電力を直流電力に変換するために、電力変換装置(インバータ)が利用される。 In order to drive a load such as an AC motor, or to convert DC power into AC power and AC power into DC power, a power converter (inverter) is used.
図1は、電力変換装置2rの構成例を示す断面図である。電力変換装置2rは、パワーモジュール1022、コンデンサ104、マグネットコンダクタンス106、ヒートシンク110、ドライバ基板120、コントローラ基板130、ブスバー101などを備える。図1には、説明の簡潔化のため、一部の素子のみが示される。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the
パワーモジュール102は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子(以下、パワーモジュールと称する)を含み、スイッチング素子は、インバータのアームを構成する。コンデンサ104は、平滑コンデンサやスナバコンデンサである。マグネットコンダクタンス106は、回路保護用のリレースイッチである。
The
ドライバ基板120には、パワーモジュール102に内蔵されるスイッチング素子のオン、オフ、つまりゲート電圧を制御するための駆動回路122が実装される。またコントローラ基板130には、駆動回路122、マグネットコンダクタンス106などを制御するためのコントローラ(CPU)132およびその周辺部品が実装される。
The
パワーモジュール102、コンデンサ104、マグネットコンダクタンス106などの回路部品の間は、ブスバー101あるいは図示しないケーブルなどを介して電気的に接続される。
Circuit components such as the
電力変換装置2rの動作時に、パワーモジュール102、コンデンサ104、マグネットコンダクタンス106には大電流が流れるため、それらの素子の発熱が問題となる。パワーモジュール102、コンデンサ104、マグネットコンダクタンス106が発生する熱を外部に効率に逃がすために、それらの素子は、ヒートシンク110上にマウントされ、熱的に結合されている。特許文献1には、電力変換装置の冷却に関する技術が開示される。
During operation of the
図1の電力変換装置2rを、フォークリフトや建設機械などの屋外で使用される産業車両に搭載する場合、防塵性、防滴性を高めるために、電力変換装置2rは、筐体140により密封する場合がある。この場合、ヒートシンク110により逃がしきれない熱によって、筐体140の内部の温度が上昇する。筐体140内部の温度が上昇すると、電力変換装置2rの特性が劣化し、あるいはその寿命に影響を及ぼすおそれがある。また密封していなくても、スペースの関係から駆動用モータやその駆動装置を近接して配置せざるを得ない場合もあり、この場合も熱せされた空気により他の機器の温度が上昇する。
When the
本発明者は、かかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、温度上昇を抑制可能な電力変換装置の提供にある。 The present inventor has been made in such a situation, and one of exemplary purposes of an aspect thereof is to provide a power conversion device capable of suppressing a temperature rise.
本発明のある態様は電力変換装置に関する。電力変換装置は、複数の回路部品と、複数の回路部品のうちの発熱部材と熱的に結合されるヒートシンクと、複数の回路部品の間を電気的に接続するためのブスバーと、を備える。ブスバーは、発熱部材を覆うように形成される。 One embodiment of the present invention relates to a power converter. The power conversion device includes a plurality of circuit components, a heat sink thermally coupled to a heat generating member among the plurality of circuit components, and a bus bar for electrically connecting the plurality of circuit components. The bus bar is formed so as to cover the heat generating member.
ブスバーは、発熱部材を覆う形状となっているため、発熱部材により熱せられた空気の流れを遮蔽することができ、この空気の熱をそれを覆うヒートシンクにより回収し、ヒートシンクに逃がすことができる。また熱せされた空気の拡散が、ヒートシンクにより妨げられるため、ヒートシンクの形状に応じて、電力変換装置内の温度分布を意図的に制御することができる。なお発熱部材とは、発熱を目的とする部材を意味するのではなく、他の部材に影響を及ぼすほどに発熱する部材、あるいは、他の部材に比べて相対的に発熱量が大きい部材などを意味する。 Since the bus bar has a shape covering the heat generating member, the flow of air heated by the heat generating member can be shielded, and the heat of the air can be recovered by the heat sink covering it and released to the heat sink. Moreover, since the diffusion of the heated air is hindered by the heat sink, the temperature distribution in the power converter can be intentionally controlled according to the shape of the heat sink. The heat generating member does not mean a member that generates heat, but a member that generates heat to affect other members, or a member that generates a relatively large amount of heat compared to other members. means.
ブスバーは、少なくともその一部において、ヒートシンクと近接対向してもよい。
ブスバーとヒートシンクを近接対向させ、それらの熱的な結合係数を高めることにより、それらが近接対向する領域においてブスバーの熱がヒートシンクに拡散する。つまり発熱部材からの熱に関して、発熱部材からヒートシンクに直接伝導する経路に加えて、ブスバーを経由してヒートシンクに間接的に伝導する経路が存在する。したがって、2つの経路により発熱部材の熱をヒートシンクに逃がすことができるため、電力変換装置の温度上昇を抑制できる。
The bus bar may be in close proximity to the heat sink at least in part.
By making the bus bar and the heat sink close to each other and increasing their thermal coupling coefficient, the heat of the bus bar diffuses to the heat sink in the region where they are close to each other. That is, regarding the heat from the heat generating member, in addition to the path directly conducting from the heat generating member to the heat sink, there is a path indirectly conducting to the heat sink via the bus bar. Therefore, since the heat of the heat generating member can be released to the heat sink by the two paths, the temperature rise of the power conversion device can be suppressed.
発熱部材とブスバーは、それらがオーバーラップする領域において電気的に接続されてもよい。ブスバーは、発熱部材と隣接する領域において、ヒートシンクと近接対向してもよい。 The heat generating member and the bus bar may be electrically connected in a region where they overlap. The bus bar may be in close proximity to the heat sink in a region adjacent to the heat generating member.
ブスバーは、発熱部材の上方および側方を覆うように一体形成されてもよい。
ブスがーが覆う側方とは、発熱部材の全方位の側方であってもよいし、特定の方向のみであってもよい。この態様によれば、ブスバーにより熱の流れを遮ることができるとともい、ブスバーを発熱部材に近接させることにより、ブスバーの熱を吸収できる。
The bus bar may be integrally formed so as to cover the upper side and the side of the heat generating member.
The side covered with the bus may be the omnidirectional side of the heat generating member or only in a specific direction. According to this aspect, the heat flow can be blocked by the bus bar, and the heat of the bus bar can be absorbed by bringing the bus bar close to the heat generating member.
ブスバーは、発熱部材の側面と対向する第1から第4面と、発熱部材の上面と対向する第5面と、を有し、発熱部材の周囲に閉空間を形成してもよい。
この場合、発熱部材により熱せられた空気を閉じこめることができるため、周囲の部材に熱の影響が及ぶのを抑制できる。
The bus bar may have first to fourth surfaces facing the side surfaces of the heat generating member and a fifth surface facing the upper surface of the heat generating member, and may form a closed space around the heat generating member.
In this case, since the air heated by the heat generating member can be confined, the influence of heat on the surrounding members can be suppressed.
第1面から第4面それぞれの裾の部分が、発熱部材と隣接する領域においてヒートシンクと近接対向するように折り曲げられてもよい。 The skirt portion of each of the first surface to the fourth surface may be bent so as to face the heat sink in the vicinity of the heat generating member.
電力変換装置は、ブスバーの熱拡散を阻止すべき空間と接する表面側に設けられた、断熱性の高い絶縁部材をさらに備えてもよい。
これにより、熱拡散を阻止すべき空間がブスバーにより熱せられるのを抑制できる。
The power conversion device may further include an insulating member having a high heat insulating property provided on the surface side in contact with the space where the heat diffusion of the bus bar should be prevented.
Thereby, it can suppress that the space which should prevent thermal diffusion is heated by the bus bar.
ブスバーは、積層構造を有し、隣接する金属層と金属層の間には、熱伝導率の高い絶縁層が挿入されてもよい。これにより、発熱部材と最隣接する金属層のみでなく、それ以外の金属層を介して熱をヒートシンクに逃がすことができる。 The bus bar has a laminated structure, and an insulating layer having high thermal conductivity may be inserted between adjacent metal layers. Accordingly, heat can be released to the heat sink not only through the metal layer closest to the heat generating member but also through other metal layers.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、電力変換装置の温度上昇を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature rise of a power converter device can be suppressed.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
以下、実施の形態に係る電力変換装置2について説明する。たとえば電力変換装置2は、モータなどの負荷を駆動するために利用される。図2は、電力変換装置の構成例を示す回路図である。電力変換装置2は、多相負荷、たとえば三相負荷である電動機に電力を供給し、その回転を制御する。
Hereinafter, the
電力変換装置2は、P極電源ライン10、N極電源ライン12、平滑コンデンサ14、相U〜Wごとに設けられたパワーモジュール16U〜16W、相U〜Wごとに設けられた駆動回路18U〜18W、複数のスナバコンデンサ20U、20V、20W、コントローラ22を備える。
The
平滑コンデンサ14は、P極電源ライン10とN極電源ライン12の間に設けられ、それらの間の直流電圧VDCを安定化させる。
The
パワーモジュール16U〜16Wはそれぞれ、P極直流端子30、N極直流端子32、交流端子34、制御端子36を有する。各パワーモジュール16は、P極直流端子30と交流端子34の間に設けられた上アームトランジスタ38、交流端子34とN極直流端子32の間に設けられた下アームトランジスタ40を含む。上アームトランジスタ38、下アームトランジスタ40は、FET(Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタである。
Each of the
大容量の電力変換装置2では、パワーモジュールに大電流が流れるため、各相ごとに、複数のパワーモジュール16が設けられる。図1では、各相に2個のパワーモジュール16が設けられる。上アームトランジスタ38、下アームトランジスタ40の制御電極は、制御端子36P、36Nそれぞれに接続されている。
In the large-capacity
各相のスナバコンデンサ20は、対応するパワーモジュール16のP極直流端子30とN極直流端子32の間に設けられる。
The
コントローラ22は、負荷4の状態に応じて変調された制御信号S1U〜S1Wを生成する。各相の駆動回路18は、対応する制御信号S1に応じて、対応するパワーモジュール16に含まれる上アームトランジスタ38および下アームトランジスタ40を駆動する。
The
以上が電力変換装置2の構成である。大容量の電力変換装置2では、配線抵抗による損失を低減するために、大電流が流れる経路にはブスバー(バスバーともいう)が利用される。具体的には、P極電源ライン10、N極電源ライン12、P極電源ライン10とP極直流端子30を接続する配線、N極電源ライン12とN極直流端子32を接続する配線、交流端子34と出力端子OUTを接続する配線は、ブスバー(114)で形成される。
The above is the configuration of the
図3は、図2の電力変換装置2の一部を示す斜視図である。図2に示す回路部品のうち、パワーモジュール16、スナバコンデンサ20、平滑コンデンサ14は、発熱量が大きい素子(本明細書において発熱部材という)108である。これらの素子以外にも、図1に示すマグネットコンダクタンス106などが発熱部材108として例示される。
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the
発熱部材108は、ヒートシンク110と熱的に強く結合されている。たとえば発熱部材108は、その底面がヒートシンク110と密着するように、ネジ(不図示)などを利用して固定される。
The
ブスバー114は、発熱部材108の対応する電極109と電気的に接続される。ブスバー114と発熱部材108の接続手段は特に限定されず、たとえばブスバー片あるいはネジを介して接続してもよい。
The
ブスバー114は、発熱部材108を覆うように形成される。またブスバー114は、少なくともその一部(熱結合部分という)118において、ヒートシンク110と近接対向しており、ヒートシンク110と熱的に強く結合される。なおブスバー114は、連続した一枚の金属プレートを折り曲げて構成してもよいし、複数の金属プレートを組み合わせて構成されてもよい。
The
ブスバー114は、発熱部材108の上方および側方を覆うように一体形成される。より具体的にはブスバー114は、発熱部材108の側面と対向する第1面S11から第4面S14と、発熱部材108の上面と対向する第5面S15と、を有しており、発熱部材108の周囲に閉空間を形成する。言い換えれば発熱部材108は、ブスバー114およびヒートシンク110により、実質的に密閉されている。
The
またブスバー114とヒートシンク110の間の熱的な結合係数を高めるために、第1面S11から第4面S14それぞれの裾の部分が、発熱部材108と隣接する4つの領域118において、ヒートシンク110と近接対向するように折り曲げられている。
Further, in order to increase the thermal coupling coefficient between the
図4は、電力変換装置2の一部を示す断面図である。
ヒートシンク110は、アルミニウムなどの熱伝導率が高い材料で構成される。アルミニウムは導電性を有するため、ブスバー114と直接接触させることはできない。そこで熱結合部分116において、ブスバー114とヒートシンク110とを、熱伝導率が高い絶縁部材150を介して密に接触させることが好ましい。熱伝導率が高い絶縁体としては、アルミナなどのセラミックス、熱伝導フィラーを混入した樹脂などが例示される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the
The
また、ブスバー114とヒートシンク110が同電位でよい場合には、絶縁部材150を介すことなく、ブスバー114とヒートシンク110を直接密着させてもよい。
In addition, when the
電力変換装置2は、ドライバ基板120やコントローラ基板130の温度が上昇すると、電力変換装置2の性能が低下する場合がある。したがって図1に示すように、ドライバ基板120やコントローラ基板130が、発熱部材108の上方に配置される場合、発熱部材108から上方に向かう熱を遮蔽することが望ましい。かかる観点から、ブスバー114は、発熱部材108の少なくとも上面を覆うように形成される。
In the
また、発熱部材108が発生する熱は、ヒートシンク110上に配置される、ドライバ基板120やコントローラ基板130以外の回路部品にも悪影響を及ぼす。かかる観点から、発熱部材108から横方向に逃げる熱を遮蔽するために、ブスバー114は、発熱部材108の上面に加えて、側面も覆うように形成されている。すなわちブスバー114は、図3に示すように発熱部材108の底面以外の面、すなわち側面および上面を覆っている。
Further, the heat generated by the
発熱部材108はその上面に設けられた電極109(接続端子)を有する。発熱部材108とブスバー114は、それらがオーバーラップする領域において、導電性を有するネジ115、あるいはブスバー片を介して、電気的に接続される。またブスバー114は、発熱部材108と隣接する領域118において、ヒートシンク110と近接対向する。
The
発熱部材108からの熱が、それと隣接する回路部品、ドライバ基板120やコントローラ基板130が配置される空間に拡散するのを防止するために、ブスバー114の少なくとも一部、あるいは全体を覆うようにして、断熱性の高い断熱部材116を設けることが好ましい。断熱部材116は、あるひとつの発熱部材108に着目した場合、それと隣接する回路部品、ドライバ基板120、コントローラ基板130などが配置される空間と、ブスバー114の間に挿入される。ブスバー114と断熱部材116は密着していてもよいし、離れて配置されてもよい。特に、ドライバ基板120、コントローラ基板130などは加熱を忌避すべき部材であるから、それらが配置される筐体140に囲まれる空間は、熱拡散を阻止すべき領域であるといえる。断熱部材116は、熱拡散を阻止すべき空間と、発熱部材108が配置される空間を、断熱状態にて区画しているものと把握できる。
In order to prevent the heat from the
図5は、電力変換装置2の全体構成を示す断面図である。
パワーモジュール102、コンデンサ104およびマグネットコンダクタンス106等が、上述の発熱部材108に相当する。そして、いくつかのブスバー114を介して、パワーモジュール102、コンデンサ104、マグネットコンダクタンス106の間が、電気的に接続される。またブスバー114は、発熱部材108それぞれを覆うように形成される。当然ながら、発熱部材108などの回路部品と、ドライバ基板120、コントローラ基板130の間も、図示しないブスバーやケーブルを介して接続されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the
The
以上が電力変換装置2の構成である。続いてその利点を説明する。
図6は、実施の形態に係る電力変換装置2におけるヒートフラックスを模式的に示す図である。図中の矢印は、ヒートフラックスを示す。発熱部材108が発生した熱の一部は、その底面からヒートシンク110に向かって流れる。また、発熱部材108から、その上面あるいは側面に発せられた熱は、ブスバー114を伝導し、熱結合部分118において、ヒートシンク110に流れ込む。ブスバー114の上面側は、断熱部材116で覆われているため、ブスバー114の熱は空間152には伝わらず、ブスバー114に囲まれた空間154に閉じこめられる。
The above is the configuration of the
FIG. 6 is a diagram schematically showing the heat flux in the
この電力変換装置2によれば、発熱部材108の発熱に起因する筐体140の内部の空間152の温度上昇、とりわけドライバ基板120やコントローラ基板130が配置される空間の温度上昇を抑制することができる。また、発熱部材108の周囲の空間154の温度上昇も抑制されるため、発熱部材108のデバイス温度を従来よりも下げることができる。これにより、電力変換装置2の性能を高めることができる。
According to the
さらに従来では、温度上昇を抑制するために、水冷やファンによる空冷など、さまざまな熱対策が高じる必要があった。実施の形態に係る電力変換装置2では、ブスバー114による冷却が有効であるため、水冷が不要となったり、ファンの個数を減らすことが可能となる。
Furthermore, conventionally, various heat countermeasures such as water cooling and air cooling by a fan have been required to suppress temperature rise. In the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and various modifications may exist in each of those constituent elements, each processing process, and a combination thereof. Hereinafter, such modifications will be described.
(第1の変形例)
図7は、第1の変形例に係る電力変換装置2の断面図である。回路素子は、電位の異なる複数の配線と接続されるのが一般的であり、したがって、各発熱部材108は、複数のブスバーと接続される場合が多い。そこで、この変形例では、ブスバー114が複数の金属層160、162および絶縁層164を含む積層構造を有する。
(First modification)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
たとえば発熱部材108が、図2のスナバコンデンサ20Uである場合について説明する。スナバコンデンサ20Uは、P極電源ライン10に対応する第1金属層160と、およびN極電源ライン12に対応する第2金属層162と電気的に接続されている。
For example, the case where the
絶縁層164は、隣接する金属層160と金属層162の間に挿入される。絶縁層164は、熱伝導率の高い材料で構成することが望ましい。
The insulating
この変形例によれば、発熱部材108と最隣接する金属層160のみでなく、それ以外の金属層162および絶縁層164を介して熱をヒートシンク110に逃がすことができるため、熱の伝導経路の熱抵抗をさらに低下させ、冷却効率を高めることができる。
According to this modified example, heat can be released to the
(第2の変形例)
図8(a)、(b)は、第2の変形例に係る電力変換装置2a、2bを示す斜視図である。これらの変形例では、ブスバー114の形状が、図3のそれと異なっている。
図8(a)の電力変換装置2aでは、ブスバー114は、発熱部材108を完全に密閉するのではなく、その側面が開放されている。この変形例においても、ブスバー114は、発熱部材108の上方および側方を覆うように一体形成される。たとえば温度上昇を抑制すべき空間が、発熱部材108の上方のみに存在し、発熱部材108の側面の空間の温度上昇が許容される場合、あるいは、発熱部材108の側面の空間に、熱伝導率の高い冷却体が配置される場合等においては、温度上昇が許容される空間に対して、ブスバー114を開放してもよい。
(Second modification)
FIGS. 8A and 8B are perspective views showing
In the
図8(b)の変形例では、発熱部材108を覆うブスバー114が、2枚のブスバー片114a、114bに分割して形成される。複数の回路素子間を接続する配線経路が複雑となる場合、このように複数のブスバー114を組み合わせて発熱部材108を覆うことにより、配線効率の改善を図ることができる。
In the modification of FIG. 8B, the
また、図8(b)に示すように、ひとつのブスバー114を用いて、複数の発熱部材108を覆ってもよい。言い換えれば、ブスバー114により囲まれる空間154には、複数の発熱部材108が配置されてもよい。
Further, as shown in FIG. 8B, a plurality of
(第3の変形例)
ブスバー114の内壁と発熱部材108の間に間隙が存在すると、空気によりブスバー114と発熱部材108の間の熱抵抗が増大する。そこで、ブスバー114を、発熱部材108に対して直接的、あるいは熱伝導率の低い材料を介して関節的に密着するように構成してもよい。あるいは、ブスバー114と発熱部材108の間を、ヒートブリッジとなるような金属片により接続してもよい。
(Third Modification)
If there is a gap between the inner wall of the
最後に、電力変換装置2の用途について説明する。
本発明は、筐体を用いた密閉構造を有する電力変換装置2において特に有効である。たとえば、電力変換装置2は、屋外で使用され、防塵性、防滴性(あるいは防水性)が要求される車両、機器、たとえばフォークリフトや建機などの産業車両に好適である。ただし、電力変換装置2は、これら以外のさまざまな用途にも利用可能である。
Finally, the use of the
The present invention is particularly effective in the
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
2…電力変換装置、4…負荷、102…パワーモジュール、104…コンデンサ、106…マグネットコンダクタンス、108…発熱部材、110…ヒートシンク、112…ねじ、114…ブスバー、116…断熱部材、118…熱結合部分、120…ドライバ基板、122…駆動回路、130…コントローラ基板、132…コントローラ、140…筐体、150…絶縁部材、152,154…空間、160…第1金属層、162…第2金属層、164…絶縁層、10…P極電源ライン、12…N極電源ライン、14…平滑コンデンサ、15…パワーモジュール群、16…パワーモジュール、18…駆動回路、20…スナバコンデンサ、22…コントローラ、30…P極直流端子、32…N極直流端子、34…交流端子、36…制御端子、38…上アームトランジスタ、40…下アームトランジスタ。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数の回路部品のうちの発熱部材と熱的に結合されるヒートシンクと、
前記複数の回路部品の間を電気的に接続するためのブスバーと、
を備え、
前記ブスバーは、前記発熱部材を覆うように形成されることを特徴とする電力変換装置。 Multiple circuit components,
A heat sink thermally coupled to a heat generating member of the plurality of circuit components;
A bus bar for electrically connecting the plurality of circuit components;
With
The bus bar is formed so as to cover the heat generating member.
前記ブスバーは、前記発熱部材と隣接する領域において、前記ヒートシンクと近接対向することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 The heat generating member and the bus bar are electrically connected in a region where they overlap,
The power converter according to claim 2, wherein the bus bar is in close proximity to the heat sink in a region adjacent to the heat generating member.
前記発熱部材の側面と対向する第1から第4面と、
前記発熱部材の上面と対向する第5面と、
を有し、前記発熱部材の周囲に閉空間を形成することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置。 The bus bar is
First to fourth surfaces facing side surfaces of the heat generating member;
A fifth surface facing the upper surface of the heat generating member;
The power conversion device according to claim 1, wherein a closed space is formed around the heat generating member.
前記複数の回路部品のうちの、前記発熱部材に対して相対的に発熱量が小さな部材は、前記ブスバーに覆われていないことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の電力変換装置。 The heat generating member includes any one of a power module, a capacitor, and a magnet conductor,
9. The power conversion according to claim 1, wherein a member that generates a relatively small amount of heat with respect to the heat generating member of the plurality of circuit components is not covered with the bus bar. apparatus.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017093005A (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
WO2018041486A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Electrode cooled capacitor assembly |
JP2019198194A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | トヨタ自動車株式会社 | Power converter |
US20200328027A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | Karma Automotive Llc | Integrated dc busbar and dc-link capacitor |
KR20210109444A (en) | 2020-02-27 | 2021-09-06 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Converter |
JP2022068929A (en) * | 2020-10-23 | 2022-05-11 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
-
2013
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017093005A (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
WO2018041486A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Electrode cooled capacitor assembly |
US11404216B2 (en) | 2016-08-29 | 2022-08-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Electrode cooled capacitor assembly |
JP2019198194A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | トヨタ自動車株式会社 | Power converter |
US20200328027A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | Karma Automotive Llc | Integrated dc busbar and dc-link capacitor |
KR20210109444A (en) | 2020-02-27 | 2021-09-06 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Converter |
JP2022068929A (en) * | 2020-10-23 | 2022-05-11 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
JP7074175B2 (en) | 2020-10-23 | 2022-05-24 | 富士電機株式会社 | Power converter |
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