JP2015115967A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体モジュールの共通化による価格低減と、制御基板の実装面積を確保することによる制御基板の小型化を図る電力変換装置を得る。
【解決手段】半導体素子が樹脂封止されると共に樹脂成型されたモジュール本体と一体に設けられた第１の信号端子６を有する複数個の半導体モジュール１０と、第１の信号端子６のそれぞれと電気的に接続され、半導体モジュール１０の駆動を制御する制御基板３と、半導体モジュール１０と電気的に接続される端子台７と、半導体モジュール１０に印加される電圧をモニタする第２の信号端子１２と、を備えた電力変換装置であって、第２の信号端子１２は、半導体モジュール１０と別部材として必要数設けて構成する。
【選択図】図２

Description

この発明は半導体素子を有し、三相交流モータなどを駆動する電力変換装置に関するものである。

従来、モータの駆動制御装置として、半導体素子が樹脂封止された半導体モジュールと、その半導体モジュールの駆動や保護等の制御を行う制御基板を備えた電力変換装置が用いられている。電力変換装置には、直流電力を交流電力へ変換するインバータや、直流電力を異なる電圧の直流電力へ変換するコンバータがある。

近年の電力変換装置、特に車載用の電力変換装置においては各構成部品の価格低減や小型化が求められている。例えば図５に示す従来の電力変換装置では、三相インバータを構成するために図６に示すような半導体モジュール１を複数個有している。この複数個の半導体モジュール１に印加される電圧をモニタするモニタ用信号端子２は、複数本のうち１本でも制御基板３と電気的に接続していれば問題はない。

しかし、価格低減のために同一の半導体モジュール１を複数個使用すると、本来１本あればよいモニタ用信号端子２が、半導体モジュール１の数だけ制御基板３と電気的に接続する構造になる。そのため制御基板３の実装面積が減少し、制御基板３の小型化の妨げとなっている。なお、図５及び図６において、符号４は電源に接続される入力端子、符号５は負荷に接続される出力端子、符号６は制御基板３に接続される信号端子、符号７は半導体モジュール１と電気的に接続される端子台、符号８は半導体モジュール１を冷却するヒートシンクを示している。

上記のように、同一の半導体モジュール１を複数個使用した従来の電力変換装置の一例を開示したものとして特開２００８−２２００６０号公報（特許文献１）がある。

特開２００８−２２００６０号公報（段落００１４、図１）

上記のように、同一の半導体モジュール１を複数個使用すると、本来１本あればよいモニタ用信号端子２が、半導体モジュール１の数だけ制御基板３と電気的に接続する構造になり、制御基板３の実装面積が減少し、制御基板３の小型化の妨げとなるため、その解決策としては次のことが考えられる。即ち、第１には、制御基板３にモニタ用信号端子２を有する半導体モジュール１と、モニタ用信号端子２を有しない半導体モジュール（図示省略）の２種類の半導体モジュールを搭載することであり、また第２には、モニタ用信号端子２を有する半導体モジュール１を複数個使用し、制御基板３を組付ける前に不必要なモニタ用信号端子２を取り除くということが考えられる。しかし、どちらの方法もコストが掛かる問題がある。

この発明は上記のような問題を解決するためになされてもので、モニタ用信号端子のない半導体モジュールを複数個使用し、新たにモニタ用として別の信号端子を上記半導体モジュールと別部材として必要数設けて構成することにより半導体モジュールの共通化による価格低減と、制御基板の実装面積を確保することによる制御基板の小型化を図る電力変換装置を提供するものである。

この発明に係る電力変換装置は、半導体素子が樹脂封止されると共に樹脂成型されたモジュール本体と一体に設けられた第１の信号端子を有する複数個の半導体モジュールと、上記第１の信号端子のそれぞれと電気的に接続され、上記半導体モジュールの駆動を制御する制御基板と、上記半導体モジュールと電気的に接続される端子台と、上記半導体モジュールに印加される電圧をモニタする第２の信号端子と、を備えた電力変換装置であって、上記第２の信号端子は、上記半導体モジュールと別部材として必要数設けて構成するものである。

この発明に係る電力変換装置によれば、同一の半導体モジュールを複数個制御基板と電気的に接続させる場合でも、制御基板と電気的に接続する信号端子の数を必要最小限にすることができるため、制御基板の実装面積を広く確保できる。その結果、同一の半導体モジュールを使用することによるコスト低減と、制御基板の実装面積の確保が実現できる。

この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の展開斜視図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に使用される半導体モジュールの斜視図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に使用される端子台を説明する斜視図である。 従来の電力変換装置を説明する斜視図である。 従来の電力変換装置に使用される半導体モジュールの斜視図である。

以下、この発明に係る電力変換装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。また、以下で説明する実施の形態では、電力変換装置として車載用電力変換装置を例に挙げて説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図を示し、特に車載用電力変換装置を示す構成説明図で、図２は図１の展開斜視図である。
図１及び図２において、車載用電力変換装置（以下、電力変換装置と略称する。）は、複数個の半導体モジュール１０と、半導体モジュール１０の駆動を制御する制御基板３と、半導体モジュール１０と電気的に接続される端子台７と、端子台７を搭載すると共に半導体モジュール１０を冷却するヒートシンク８と、を備えている。

半導体モジュール１０は、図３に示すように、半導体素子が樹脂封止されると共に樹脂成型された半導体モジュール本体１１と、この半導体モジュール本体１１の一方の側面から突出し、図示しない電源に接続される入力端子４と、半導体モジュール本体１１の他方の側面から突出し、図示しない負荷に接続される出力端子５と、半導体モジュール本体１１の両側面から突出し、制御基板３と電気的に接続される第１の信号端子６と、を備えて構成されている。第１の信号端子６は、半導体モジュール本体１１と一体に設けられている。

また、図２に示すように、半導体モジュール１０に印加される電圧をモニタする第２の信号端子１２が半導体モジュール１０と別部材として構成され、端子台７にインサートにより一体成型されており、制御基板３が第２の信号端子１２と電気的に接続されている。この第２の信号端子１２は、従来装置のモニタ用信号端子２に代わるものである。

なお、上記の実施の形態では端子台７に第２の信号端子１２がインサートにより一体成型されているが、端子台７に第２の信号端子１２をアウトサートで設けても同様の効果が期待できる。また、第２の信号端子１２は必ずしも端子台７に設けなくてもよく、半導体モジュール１０に印加される電圧をモニタ出来る部位に必要数設ければよい。

以上説明したように、実施の形態１に係る電力変換装置によれば、同一の半導体モジュール１０を複数個制御基板３と電気的に接続させる場合でも、制御基板３と電気的に接続する信号端子の数を必要最小限にすることができるため、制御基板３の実装面積を広く確保できる。その結果、同一の半導体モジュール１０を使用することによるコスト低減と、制御基板３の実装面積の確保が実現できる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。図４は、実施の形態２に係る電力変換装置を示す構成図である。なお、以下の説明では、実施の形態１に係る電力変換装置と異なる部分について説明する。

図４に示す実施の形態２に係る電力変換装置は、実施の形態１において端子台７と一体成型された第２の信号端子１２を別部材とし、締付け部材、例えばねじ１３にて半導体モジュール１０及び端子台７と共締めするものである。なお、その他の部分は実施の形態１と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。

実施の形態２に係る電力変換装置は上記のように構成されており、実施の形態１と同様に、同一の半導体モジュール１０を複数個制御基板３と電気的に接続させる場合でも、制御基板３と電気的に接続する信号端子の数を必要最小限にすることができるため、制御基板３の実装面積を広く確保できる。その結果、同一の半導体モジュール１０を使用することによるコスト低減と、制御基板３の実装面積の確保が実現できる。

以上この発明の実施の形態１および２について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１、１０ 半導体モジュール、２ モニタ用信号端子、３ 制御基板、４ 入力端子、５ 出力端子、６ 第１の信号端子、７ 端子台、８ ヒートシンク、１１ 半導体モジュール本体、１２ 第２の信号端子、１３ ねじ。

この発明に係る電力変換装置は、半導体素子が樹脂封止されると共に樹脂成型されたモジュール本体と一体に設けられた第１の信号端子を有する複数個の半導体モジュールと、上記第１の信号端子のそれぞれと電気的に接続され、上記半導体モジュールの駆動を制御する制御基板と、上記半導体モジュールと電気的に接続される端子台と、上記半導体モジュールに印加される電圧をモニタする第２の信号端子と、を備えた電力変換装置であって、上記第２の信号端子は、上記半導体モジュールと別部材として必要数設けて構成すると共に、上記端子台にインサートもしくはアウトサートにより取付けられるものである。

Claims (3)

1. 半導体素子が樹脂封止されると共に樹脂成型されたモジュール本体と一体に設けられた第１の信号端子を有する複数個の半導体モジュールと、
   上記第１の信号端子のそれぞれと電気的に接続され、上記半導体モジュールの駆動を制御する制御基板と、
   上記半導体モジュールと電気的に接続される端子台と、
   上記半導体モジュールに印加される電圧をモニタする第２の信号端子と、
   を備えた電力変換装置であって、
   上記第２の信号端子は、上記半導体モジュールと別部材として必要数設けて構成することを特徴とする電力変換装置。
2. 上記第２の信号端子は、上記端子台にインサートもしくはアウトサートにより取付けられることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記第２の信号端子は、上記端子台に上記半導体モジュールと共締めにより取付けられることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

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