JP2018067998A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば車両に搭載された永久磁石式交流同期モータを代表とする回転電機などを駆動するための電力変換装置に関し、特に搭載されるコンデンサの温度上昇を抑制可能な電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter for driving a rotating electrical machine represented by, for example, a permanent magnet AC synchronous motor mounted on a vehicle, and more particularly to a power converter capable of suppressing a temperature rise of a mounted capacitor. It is.
近年、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車ならびに電気自動車等の電動パワートレインコンポーネントを搭載した自動車が普及している。これらの車両では、駆動力を得るためのモータ(以下、回転電機と称す)とそれを駆動するためのインバータ(以下、電力変換装置と称す)とを搭載している。この電力変換装置はパワー半導体素子を使用してバッテリーに蓄電された電力を直流から交流に変換しており、その変換に際して発生するリップルの除去等を目的に平滑コンデンサを搭載している。この電力変換装置については、その搭載容易性を要求し小型化のニーズがある。電力変換装置の中で平滑コンデンサが占める容積割合は大きく、従ってそのサイズを小型化するための提案が従来からなされている。
コンデンサを小型化するためには、温度上昇を抑制することが効果的とされる。従来の電力変換装置では、コンデンサのエレメントを接続する結線導体について、その一部をコンデンサ正負端子とし、別の一部を伝熱部として、かつこの結線導体の伝熱部と接触する電気絶縁性の放熱板を備えた構成とすることで、コンデンサエレメントから冷却器までの伝熱経路の熱抵抗を低減することにより、コンデンサの小型化が可能なものが提案されている。(例えば、特許文献1)
In recent years, vehicles equipped with electric powertrain components such as hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and electric vehicles have become widespread. These vehicles are equipped with a motor (hereinafter referred to as a rotating electrical machine) for obtaining a driving force and an inverter (hereinafter referred to as a power converter) for driving the motor. This power conversion device converts power stored in a battery from direct current to alternating current using a power semiconductor element, and is equipped with a smoothing capacitor for the purpose of removing ripples generated during the conversion. About this power converter, there is a need for downsizing because of its ease of mounting. The volume ratio occupied by the smoothing capacitor in the power conversion device is large, and therefore proposals for reducing the size have been made.
In order to reduce the size of the capacitor, it is effective to suppress the temperature rise. In the conventional power conversion device, part of the connection conductor connecting the capacitor elements is the positive and negative terminals of the capacitor, another part is the heat transfer part, and the electrical insulation is in contact with the heat transfer part of the connection conductor. By adopting a configuration including the heat radiation plate, it has been proposed to reduce the size of the capacitor by reducing the thermal resistance of the heat transfer path from the capacitor element to the cooler. (For example, Patent Document 1)
一方近年においては、電力変換装置の小型・高効率化を求めて炭化珪素(SiC)等のワイドバンドギャップ半導体をスイッチングデバイスに適用することも考えられている。スイッチングデバイスを高周波駆動とすることで受動部品を小型化することができる。このような高周波駆動化における温度上昇を考えた場合、コンデンサのエレメントとスイッチングデバイスおよびコンデンサエレメントから正負端子を介してスイッチングデバイスに接続する結線導体(以下、バスバーと称す)で比べると、コンデンサエレメントの温度上昇よりもスイッチングデバイスやバスバーの温度上昇が大きくなる。即ち、高周波駆動化を考慮した場合、コンデンサエレメントにスイッチングデバイスやバスバーでの温度上昇を伝達しにくくするため、バスバーを積極的に冷却する構成が有効と言える。ここで上述した特許文献1の構造では、スイッチングデバイスを高周波駆動化してスイッチングデバイスやバスバーの温度上昇がコンデンサエレメントの温度上昇より大きくなった場合には、スイッチングデバイスやバスバーでの発熱がコンデンサエレメントに伝熱して、コンデンサエレメントも高温になってしまう。このように、従来の電力変換装置においては、高周波駆動時においては、発熱源となるスイッチングデバイスやバスバーからの熱が伝熱部でもあるバスバーを介してコンデンサエレメントへ伝熱して、スイッチングデバイスやバスバーの発熱の影響を受けてコンデンサが高温となるため、コンデンサの冷却による装置全体の小型化などの効果を十分に獲得しえないという課題があった。 On the other hand, in recent years, it has been considered to apply a wide band gap semiconductor such as silicon carbide (SiC) to a switching device in order to reduce the size and increase the efficiency of the power converter. Passive components can be reduced in size by switching the switching device to a high frequency drive. When considering the temperature rise in such high frequency drive, compared with the capacitor element and the switching device and the wiring conductor (hereinafter referred to as busbar) connected to the switching device from the capacitor element via the positive and negative terminals, The temperature rise of the switching device and the bus bar is larger than the temperature rise. That is, when high frequency driving is considered, it can be said that a configuration in which the bus bar is actively cooled is effective in order to make it difficult to transmit the temperature rise of the switching device or the bus bar to the capacitor element. In the structure of Patent Document 1 described above, when the switching device is driven at a high frequency and the temperature rise of the switching device or the bus bar becomes larger than the temperature rise of the capacitor element, the heat generated by the switching device or the bus bar is generated in the capacitor element. Heat transfer causes the capacitor element to become hot. As described above, in the conventional power conversion device, at the time of high frequency driving, heat from the switching device or bus bar serving as a heat source is transferred to the capacitor element via the bus bar serving also as the heat transfer unit, and thus the switching device or bus bar. Since the capacitor becomes hot under the influence of the heat generation, there is a problem that it is not possible to sufficiently obtain the effect of downsizing the entire apparatus by cooling the capacitor.
この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、高周波駆動時の発熱源
となるスイッチングデバイスやバスバーからの熱がコンデンサエレメントに伝熱するのを抑制することで、装置全体として小型化することが可能となる電力変換装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses heat from a switching device or a bus bar serving as a heat generation source during high-frequency driving from being transferred to the capacitor element. It aims at providing the power converter device which can be reduced in size.
この発明に係る電力変換装置は、入力電力を直交変換するスイッチングデバイスと、前記スイッチングデバイスへの入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチングデバイスおよび前記コンデンサを冷却する冷却器と、前記スイッチングデバイスに接続された第一の接続部と、前記第一の接続部に接続されるとともに前記コンデンサに接続された第二の接続部と、前記第一の接続部および前記第二の接続部からの熱を前記冷却器に伝熱する伝熱構成部を備えていることを特徴とするものである。 A power conversion apparatus according to the present invention includes a switching device that orthogonally converts input power, a capacitor that smoothes input power to the switching device, a cooling device that cools the switching device and the capacitor, and a switching device. Heat from the connected first connecting part, the second connecting part connected to the first connecting part and connected to the capacitor, the first connecting part and the second connecting part Is provided with a heat transfer component for transferring heat to the cooler.
この発明によれば、入力電力を直交変換するスイッチングデバイスと、前記スイッチングデバイスへの入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチングデバイスおよび前記コンデンサを冷却する冷却器と、前記スイッチングデバイスに接続された第一の接続部と、前記第一の接続部に接続されるとともに前記コンデンサに接続された第二の接続部と、前記第一の接続部および前記第二の接続部からの熱を前記冷却器に伝熱する伝熱構成部を備えているため、高周波駆動時の発熱源となるスイッチングデバイスやバスバーからの熱がコンデンサエレメントに伝熱するのを抑制することが可能な電力変換装置を得ることができる効果がある。 According to this invention, the switching device that orthogonally transforms the input power, the capacitor that smoothes the input power to the switching device, the cooling device that cools the switching device and the capacitor, and the switching device are connected A first connecting portion; a second connecting portion connected to the first connecting portion and connected to the capacitor; and cooling the heat from the first connecting portion and the second connecting portion. Since the heat transfer component that transfers heat to the condenser is provided, it is possible to obtain a power conversion device that can suppress heat from the switching device or the bus bar serving as a heat source during high frequency driving to the capacitor element. There is an effect that can.
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における電力変換装置により車両に搭載された回転電機を駆動する場合の概略構成を示す結線図、図2はこの発明の実施の形態1における電力変換装置の外観構成を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図、図4aはこの発明の実施の形態1における電力変換装置のコンデンサの構成を示す斜視図、図4bはこの発明の実施の形態1における電力変換装置のコンデンサの構成部品を示す分解斜視図である。なお、断面図については断面部分にハッチングを施すのが一般的であるが、図面が見難くなるためハッチングの記入は省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
1 is a connection diagram showing a schematic configuration when a rotating electrical machine mounted on a vehicle is driven by a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an external view of the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to the first embodiment of the present invention in section AA in FIG. 2, and FIG. 4a is a diagram of the capacitor of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4B is an exploded perspective view showing components of the capacitor of the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. As for the cross-sectional view, the cross-sectional portion is generally hatched, but the hatching is omitted because the drawing becomes difficult to see.
図1において、電動パワートレインコンポーネントを搭載した車両における電力変換装置10は、電力を蓄える高電圧バッテリー20と電動パワートレインコンポーネントを駆動するモータ30との間で直流と交流の電力変換を行う。電力変換装置10は、回路に入力する電力を平滑化するコンデンサ11と、図示していない制御装置からの制御によって駆動されるスイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fと、スイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fのそれぞれに併設されたダイオード13a,13b,13c,13d,13e,13fを備えている。
In FIG. 1, a
なお、実施の形態1においては、高電圧バッテリー20はニッケル水素電池やリチウムイオン電池を使用しており、スイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fはシリコン(Si)のIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)やシリコン(Si)ないし炭化珪素(SiC)の電界効果トランジスタ(MOSFET等)などの高周波駆動されるワイドバンド半導体を使用しており、コンデンサ11はフィルムコンデンサをそれぞれ使用しているが、これ以外であっても構わない。また、実施の形態1ではダイオード13a,13b,13c,13d,13e,13fをスイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fのそれぞれに併設する場合について図1に図示しているが、スイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fをMOSFETとする場合にはその寄生ダイオードを活用するとして、スイッチングデバイスの外部にダイオードを設けない構成としても構わない。
In the first embodiment, the
電力変換装置10の外観構成を示す図2において、コンデンサ11とスイッチングデバイス12aが冷却器16の同一平面に搭載されている。なお、図示および説明は省略しているがスイッチングデバイス12b,12c,12d,12e,12fのそれぞれとコンデンサ11および冷却器16との関係についても、図2と同様に構成されている。図2のA−A断面図を図3に示す。
In FIG. 2 showing the external configuration of the
図3において、コンデンサ11とスイッチングデバイス12aは冷却器16の同一平面上に配置されている。スイッチングデバイス12aに接続された第一の接続部14が設けられている。また、コンデンサ11は、図4aおよび図4bに詳細構成を示すように、電極面が両側面に向けて並べられた複数(図では4個)のコンデンサエレメント11aが樹脂などのケース11bにポッティングされて内包されており、このコンデンサエレメント11aに接続された第二の接続部15がコンデンサ11のケース11bの外部に引き出された構成となっている。第二の接続部15は、コンデンサエレメント11aの両側面にそれぞれ接触した2極の平行平板配線15a,15bで構成されている。なお、コンデンサエレメント11aの数量および第二の接続部15のコンデンサ11からの端子取り出し数は、図4aおよび図4bに図示した数量でなくとも構わない。第一の接続部14と第二の接続部15は溶接により接続されている。第一の接続部14および第二の接続部15と冷却器16との間には、樹脂成形された電気絶縁材17aと伝熱グリスを使用した伝熱材17bで構成された電気絶縁性熱伝導材17が設けられており、冷却器16から第一の接続部14および第二の接続部15までの間の寸法に合わせて隙間が生じないように電気絶縁性熱伝導材17の厚みが調整されており、スイッチングデバイス12aやバスバーでの発熱を冷却器16に伝熱する。
In FIG. 3, the
冷却器16には図3に破線で示す流体路16aが形成されており、この流体路16aに冷却流体を通す構成になっている。この場合にはスイッチングデバイス12aやコンデンサ11および電気絶縁性熱伝導材17を介しての第一の接続部14と第二の接続部15に対して冷却効果を一層高めることが可能となる。なお、流体路16aは、例えば冷却器16の電気絶縁性熱伝導材17と接する部位にのみ形成するなど、集中的に冷却したい部分のみに設けてもよい。このようにすることで、冷却器16の構造を簡素化して開発・製造工程を削減し低コスト化が可能となる。なお、図3においては、電気絶縁性熱伝導材17はコンデンサ11とスイッチングデバイス12aの接続部の2極のうちの1極に対して実装された形態を示しており、他方の1極は図示しないが同様に構成されている。
A
なお、本実施の形態において、コンデンサ11はリプルの除去用を想定しているが、例えばノイズフィルタ用のコンデンサを含めるなどとしてもよい。また、図3においてコンデンサ11は、コンデンサエレメント11aが樹脂などのケース11bに内包されている構成を想定して図示しているが、この構成に限らず、例えばコンデンサエレメント11aを電力変換装置10の筐体に直接実装する構成としても構わない。また、図2および図3においてスイッチングデバイス12aとして図示しているが、この部分は複数のスイッチングデバイス12a,12b,12c,12d,12e,12fを全て内蔵したモジュールであってもよく、さらにダイオード13a,13b,13c,13d,13e,13fをも内蔵した電力変換器全体としてもよい。
In the present embodiment, it is assumed that the
また、電気絶縁性熱伝導材17の電気絶縁材17aは樹脂を、伝熱材17bは伝熱グリスをそれぞれ用いている場合について説明したが、電気絶縁性熱伝導材17はこれらに限定せずともよく、例えばモールドすることとしてもよい。さらに、第一の接続部14と第二の接続部15は溶接により接続されている場合について説明したが、第一の接続部14と第二の接続部15の接続手段はこれに限らなくてもよい。また、電気絶縁性熱伝導材17は冷却器16にあらかじめ実装してもよく、あるいは第一の接続部14または第二の接続部15にあらかじめ固定する構成としてもよい。また、電気絶縁性熱伝導材17によって、第一の接続部14および第二の接続部15と冷却器16との間の寸法の変化を吸収する弾性変形または寸法調整の機能を持たせているため、第一の接続部14ないし第二の接続部15の取り出し位置等の寸法公差を電気絶縁性熱伝導材17で吸収することが可能となり、接触不良による伝熱性の低下を抑制することができる。
Moreover, although the case where the electrical insulating
以上説明したように、スイッチングデバイスに接続された第一の接続部およびコンデンサに接続された第二の接続部からの熱を冷却器に伝熱する電気絶縁性熱伝導材による伝熱構成部を備えているため、高周波駆動時の発熱源となるスイッチングデバイスや第一および第二の接続部であるバスバーからの熱が、バスバーを積極的に冷却することでコンデンサエレメントに伝熱するのを抑制することが可能な電力変換装置を得ることができる。
また、2極のバスバーを平行平板化とすることにより、配線インダクタンスを極小化できノイズやサージを抑制することができるうえ、バスバー部材を最小限にすることが可能となる。
As described above, the heat transfer component by the electrically insulating heat conductive material that transfers the heat from the first connection connected to the switching device and the second connection connected to the capacitor to the cooler. As a result, heat from the switching device, which is a heat source during high-frequency driving, and the bus bar, which is the first and second connections, is suppressed from being transferred to the capacitor element by actively cooling the bus bar. It is possible to obtain a power conversion device that can be used.
Further, by making the two-pole bus bar into parallel plates, the wiring inductance can be minimized, noise and surge can be suppressed, and the bus bar member can be minimized.
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図、図6aはこの発明の実施の形態2における電力変換装置のコンデンサの構成を示す斜視図、図6bはこの発明の実施の形態2における電力変換装置のコンデンサの構成部品を示す分解斜視図である。上記実施の形態1では、コンデンサエレメント11aの電極面が両側面に向けて並べられた場合について説明したが、実施の形態2では、図5,図6a,図6bに示すように、コンデンサエレメント11aの電極面が上下面に向けて並べられた構成となっている。また、コンデンサエレメント11aおよび第二の接続部15の構成はこれら以外としても構わない。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
5 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention in the AA cross section of FIG. 2, and FIG. 6a is a perspective view showing the configuration of the capacitor of the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 6b is an exploded perspective view showing components of the capacitor of the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the case where the electrode surfaces of the
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。上記実施の形態1では、伝熱構成部が第一の接続部14および第二の接続部15と冷却器16との間に電気絶縁性熱伝導材17を設けた場合について説明したが、実施の形態3では伝熱構成部に冷却ブロック16bを設けた場合について説明する。
図7において、冷却器16に搭載されたコンデンサ11とスイッチングデバイス12aの間に介在させて、一面が構造的に冷却器16に接触した冷却ブロック16bが設けられており、冷却ブロック16bを貫通させて第一の接続部14と第二の接続部15が配置されており、電気絶縁性熱伝導材17を介して冷却ブロック16bに接触させる構成となっている。
Embodiment 3 FIG.
7 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to Embodiment 3 of the present invention, taken along the line AA in FIG. In the first embodiment, the case where the heat transfer component is provided with the electrically insulating heat
In FIG. 7, there is provided a
このように、第一の接続部14と第二の接続部15を冷却ブロック16bで取囲む構成することにより、バスバーを積極的に冷却することができる。このため、高周波駆動化を図った場合でも、この状況でコンデンサエレメントよりもバスバーの温度上昇が大きくなるとしても、バスバーを積極的に冷却することからその温度上昇を緩和し、かつバスバーからの熱のコンデンサエレメントへの伝搬抑止を、バスバー部材を最小限として実現できる。また、コンデンサまたはコンデンサエレメント自体についても、高温となるスイッチングデバイスからのバスバーを介しての受熱を抑制できるため温度上昇を抑制できる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
Thus, the bus bar can be positively cooled by configuring the first connecting
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図、図9はこの発明の実施の形態4における電力変換装置の接続部の構成を示す分解斜視図である。なお、図9では第一の接続部14が接続されるスイッチングデバイス12aおよび第二の接続部15が接続されるコンデンサ11を省略して図示している。上記実施の形態1では、伝熱構成部が第一の接続部14および第二の接続部15を溶接で接続し、冷却器16との間に電気絶縁性熱伝導材17を設けた場合について説明したが、実施の形態3では、第一の接続部14および第二の接続部15をネジ止めにて接続する場合について説明する。
8 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to
図8および図9において、電気絶縁性熱伝導材17の電気絶縁材17aは平面の中央部にネジ穴17cが設けられた袋ナットになっており、ボルト18が電気絶縁材17aのネジ穴17cに螺合することにより、第一の接続部14と第二の接続部15がネジ止めにより締結される。なお、ネジ穴17cを設けた電気絶縁材17aは、冷却器16にあらかじめ実装してもよく、あるいは第一の接続部14ないし第二の接続部15にあらかじめ固定して成す構成としてもよい。
なお、図示していないが、第一の接続部14または第二の接続部15を板厚方向に曲げて寸法差を吸収する構造とすることで、第一の接続部14と第二の接続部15の締結部での接触の確実性を向上させ、接触不良による抵抗成分および熱の増大を抑制し、冷却器への伝熱性の低下を抑制することができる。
8 and 9, the electric insulating
Although not shown in the drawing, the
以上のように、電気絶縁材17aを袋ナットとしてボルト18により第一の接続部14と第二の接続部15をネジ止めすることにより、別のナットを追加で用いる必要が無くなるため、ナット追加による熱抵抗増加での冷却器16への伝熱性の低下や、ナット追加スペースを必要とすることでの小型化の阻害を抑止することができ、コストアップも抑制が可能となる。
また、電気絶縁性熱伝導材17が冷却器16あるいは第一の接続部14ないし第二の接続部15にあらかじめ固定された構成とすることにより、組み立ての容易性を確保しつつバスバーの積極的冷却を実現することができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
As described above, since the first connecting
In addition, by adopting a configuration in which the electrically insulating heat
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態5.
図10はこの発明の実施の形態5における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。上記実施の形態1では、第一の接続部14と第二の接続部15が平板状の場合について説明したが、実施の形態5では、第一の接続部14と第二の接続部15をそれぞれラミネートバスバーにより構成した場合について説明する。
図10において、導電層と絶縁層を重ね合わせ、熱と圧力を加えて一体構造にしたラミネートバスバーを使用した第一の接続部14cと第二の接続部15cは、接着剤17dにより冷却器16に接触して固定されている。ラミネートバスバーは絶縁層により被覆されているため、絶縁材を追加で設けることなく、直に冷却器16に接触させることができるため、ラミネートバスバーの冷却が良好になるとともに、追加で絶縁材を設ける必要がないため、部材削減による構成の簡素化および低コスト化を実現することができる。
Embodiment 5. FIG.
10 is a cross-sectional view showing a power conversion device according to Embodiment 5 of the present invention, taken along the line AA of FIG. In the first embodiment, the case where the
In FIG. 10, a first connecting
なお、冷却器16への接触固定は必ずしも接着剤17dを使用しなくてもよいが、冷却器16に接着剤17dにより接触固定する構造とすることで、第一の接続部14cおよび第二の接続部15cを冷却器16に確実に接触させ固定して冷却効果を得ることができ、接触不良による抵抗成分および熱の増大を抑制することができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
The contact fixing to the cooler 16 may not necessarily use the adhesive 17d. However, the
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態6.
図11はこの発明の実施の形態6における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図、図12はこの発明の実施の形態6における電力変換装置の接続部の構成を示す分解斜視図、図13はこの発明の実施の形態6における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。なお、図12ではラミネートバスバーが使用された第一の接続部14cが接続されるスイッチングデバイス12aおよび第二の接続部15cが接続されるコンデンサ11を省略して図示している。上記実施の形態5では、ラミネートバスバーを使用した第一の接続部14cと第二の接続部15cを接着剤17dにより冷却器16へ接触固定する場合について説明したが、実施の形態6では、ラミネートバスバーを使用した第一の接続部14cと第二の接続部15cをネジ止めにより冷却器16へ接触固定する場合について説明する。
11 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to
図11および図12において、ラミネートバスバーを使用した第一の接続部14cと第二の接続部15cを取付ける位置の冷却器16には、一面が構造的に冷却器16に接触した冷却ブロック16bが設けられており、冷却ブロック16bはネジ穴16cが設けられた袋ナットになっている。この冷却ブロック16bの袋ナットにボルト18を螺合してラミネートバスバーを使用した第一の接続部14cと第二の接続部15cをネジ止めする。このように構成することで、冷却器16の冷却ブロック16bにネジ穴を設け、第一の接続部14cと第二の接続部15cはボルト18によって冷却ブロック16bに締結されていることから、別途ナットを追加で用いて第一の接続部14cと第二の接続部15cをボルト締結することによる熱抵抗増加での冷却器16への伝熱性の低下や、ナット追加スペースを必要とすることでの小型化の阻害を抑止することができコストアップも抑制が可能となる。この構成は特に2極のうちの接地側の端子部に適用される。
In FIG. 11 and FIG. 12, a
また、ラミネートバスバーは容易に曲げることが可能なため、図13に示すように、スイッチングデバイス12aから取り出された第一の接続部14cならびにコンデンサ11から取り出された第二の接続部15cを、取り出し位置から双方接続部すなわちボルト18により冷却ブロック16bのネジ穴に螺合される接続部分までの間で、折り曲げ構造を設けるような構成としてもよい。このように取り出し位置から接続部分までの間で折り曲げ部を設けた構造とすることで、第一の接続部14cと第二の接続部15cの締結部での接触の確実性を向上させ、接触不良による抵抗成分および熱の増大を抑制し、冷却器16への伝熱性の低下を抑制することができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
Further, since the laminated bus bar can be easily bent, as shown in FIG. 13, the
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態7.
図14はこの発明の実施の形態7における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。上記実施の形態1では、冷却器16に設置されたコンデンサ11とスイッチングデバイス12aとの間に、第一の接続部14および第二の接続部15からの熱を冷却器16に伝熱する伝熱構成部を設けた場合について説明したが、実施の形態7では、コンデンサ11とスイッチングデバイス12aとの間に、スイッチングデバイス12aからコンデンサ11への伝熱を抑制する伝熱緩和構造部としての冷却ブロック16dを設けた場合について説明する。
Embodiment 7 FIG.
14 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to Embodiment 7 of the present invention, taken along the line AA of FIG. In the first embodiment, the heat transferred from the
図14において、冷却器16に設置されたコンデンサ11とスイッチングデバイス12aとの間に介在して、伝熱緩和構造部としての冷却ブロック16dが設けられている。冷却ブロック16dは下面が冷却器16と構造的に接続されており、コンデンサ11またはスイッチングデバイス12aとの両方または少なくとも一方とは、接触しないで離した状態(以下、隔離と称す)に配置されている。冷却ブロック16dをコンデンサ11またはスイッチングデバイス12aと隔離して配置することで、高温となったスイッチングデバイス12aからの熱が冷却ブロック16dを介してコンデンサ11に伝熱するのを抑制できるため、コンデンサ11がスイッチングデバイス12aから受熱し温度上昇することを抑制することができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
In FIG. 14, a
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態8.
図15はこの発明の実施の形態8における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。上記実施の形態7では、伝熱緩和構造部が冷却ブロック16dの場合について説明したが、実施の形態8では、伝熱緩和構造部が断熱材ブロックの場合について説明する。
図15において、冷却器16に設置されたコンデンサ11とスイッチングデバイス12aとの間に介在して、伝熱緩和構造部としての断熱材ブロック19が設けられている。断
熱材ブロック19はコンデンサ11とスイッチングデバイス12aと接触して配置しても図15に示すように隔離するように配置しても構わない。
Embodiment 8 FIG.
15 is a cross-sectional view showing the power conversion device according to Embodiment 8 of the present invention, taken along the line AA in FIG. In the said Embodiment 7, although the case where the heat-transfer mitigation structure part was the
In FIG. 15, a heat insulating
以上のように、コンデンサ11とスイッチングデバイス12aとの間に断熱材ブロック19を介在させる構成とすることで、スイッチングデバイス12aからコンデンサ11への伝熱を抑制し、その結果、コンデンサ11がスイッチングデバイス12aから受熱し温度上昇することを抑制することができる。また、断熱材ブロック19を設けることのみで冷却器16に冷却ブロック16dを付加する設計を変更することなく実現でき、冷却器16の構造および構造設計を簡素化することができるため、冷却器16の部材削減および低コスト化を実現することができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
As described above, by adopting a configuration in which the heat insulating
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
実施の形態9.
図16はこの発明の実施の形態9における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図、図17はこの発明の実施の形態9における電力変換装置を図2のA−A断面で示す断面図である。なお、図16と図17の違いはすでに説明済みのコンデンサとスイッチングデバイスの間の構成の違いのみであるため、実施の形態9ではこの部分の説明については省略する。上記実施の形態1では、冷却器16の上面にコンデンサ11の下面を接触して冷却している場合について説明したが、実施の形態9ではコンデンサ11の下面以外の面も冷却器16に接触させた場合について説明する。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a power converter according to
図16および図17において、冷却器16の上面にコンデンサ11とスイッチングデバイス12aが設置されており、コンデンサ11のスイッチングデバイス12aと対向する面とは反対側の面に、その下面が冷却器16に構造的に接続された冷却ブロック16eを設けて、冷却ブロック16eとコンデンサ11を接触するように構成している。なお、図16および図17では、コンデンサ11のスイッチングデバイス12aと対向する面とは反対側の面に冷却ブロック16eを構成したが、コンデンサ11に対する冷却ブロック16eの配置はこれに限定せずともよく、コンデンサ11の上面にも配置したり、あるいはコンデンサ11の側面の周囲を囲うように配置してもよく、複数の面に配置することで冷却効果をより一層高めることができる。
以上のように、コンデンサ11の下面以外の面に接触させて冷却ブロック16eを設けることで、コンデンサ11の熱を冷却ブロック16eから冷却器16に放熱できるため、高い冷却効果を得ることができる。
なお、他の部分については上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
16 and 17, the
As described above, by providing the
Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
なお、この発明は、その発明の範囲内において実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能であり、上記実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 In the present invention, the embodiments can be freely combined within the scope of the invention, or the embodiments can be appropriately modified and omitted, and the present invention is not limited to the above embodiments. Absent.
10 電力変換装置、11 コンデンサ、11a コンデンサエレメント、11b ケース、12a スイッチングデバイス、13a ダイオード、14 第一の接続部、14c
第一の接続部、15 第二の接続部、15a 平行平板配線、15b 平行平板配線、15c 第二の接続部、16 冷却器、16a 流体路、16b 冷却ブロック、16c
ネジ穴、16d 冷却ブロック、16e 冷却ブロック、17 電気絶縁性熱伝導材、17a 電気絶縁材、17b 伝熱材、17c ネジ穴、17d 接着剤、18 ボルト、19 断熱材ブロック、20 高電圧バッテリー、30 モータ
DESCRIPTION OF
1st connection part, 15 2nd connection part, 15a Parallel plate wiring, 15b Parallel plate wiring, 15c 2nd connection part, 16 cooler, 16a Fluid path, 16b Cooling block, 16c
Screw hole, 16d cooling block, 16e cooling block, 17 electrically insulating heat conductive material, 17a electric insulating material, 17b heat transfer material, 17c screw hole, 17d adhesive, 18 volts, 19 heat insulating material block, 20 high voltage battery, 30 motor
この発明に係る電力変換装置は、入力電力を直交変換するスイッチングデバイスと、前記スイッチングデバイスへの入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチングデバイスおよび前記コンデンサを冷却する冷却器と、絶縁被覆されたラミネートバスバーで構成され前記スイッチングデバイスに接続された第一の接続部と、絶縁被覆されたラミネートバスバーで構成され前記第一の接続部に接続されるとともに前記コンデンサに接続された第二の接続部と、前記冷却器に前記ラミネートバスバーを接触させる構造により前記第一の接続部および前記第二の接続部からの熱を前記冷却器に伝熱する伝熱構成部を備えていることを特徴とするものである。 The power conversion device according to the present invention includes a switching device that orthogonally converts input power, a capacitor that smoothes input power to the switching device, a cooler that cools the switching device and the capacitor, and an insulation coating A first connecting portion configured by a laminated bus bar and connected to the switching device; and a second connecting portion configured by an insulating-coated laminated bus bar and connected to the first connecting portion and connected to the capacitor. And a heat transfer component that transfers heat from the first connection part and the second connection part to the cooler by a structure in which the laminate bus bar is brought into contact with the cooler. To do.
この発明によれば、入力電力を直交変換するスイッチングデバイスと、前記スイッチングデバイスへの入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチングデバイスおよび前記コンデンサを冷却する冷却器と、絶縁被覆されたラミネートバスバーで構成され前記スイッチングデバイスに接続された第一の接続部と、絶縁被覆されたラミネートバスバーで構成され前記第一の接続部に接続されるとともに前記コンデンサに接続された第二の接続部と、前記冷却器に前記ラミネートバスバーを接触させる構造により前記第一の接続部および前記第二の接続部からの熱を前記冷却器に伝熱する伝熱構成部を備えているため、高周波駆動時の発熱源となるスイッチングデバイスやバスバーからの熱がコンデンサエレメントに伝熱するのを抑制することが可能な電力変換装置を得ることができる効果がある。
According to the present invention, the switching device for orthogonally converting the input power, the capacitor for smoothing the input power to the switching device, the cooler for cooling the switching device and the capacitor, and the insulation-coated laminate bus bar a first connecting portion that is configured connected to the switching device, and a second connecting portion connected to the capacitor with which is composed of laminated bus bar is insulating coating connected to the first connecting portion, wherein Since it has a heat transfer component that transfers heat from the first connection part and the second connection part to the cooler by a structure in which the laminate bus bar is brought into contact with a cooler, heat is generated during high-frequency driving. Suppresses heat from the switching device or bus bar that is the source from being transferred to the capacitor element. There is an effect that can be obtained capable of power conversion device.
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