JP2020137284A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置の冷却性能を高める。【解決手段】電力変換装置１は、設置面２１ｂを備えたヒートシンク２１と、設置面２１ｂに設置され、各々が端子部を備えた複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆと、複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆの端子部にそれぞれ接続され、設置面２１ｂとの間に複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆを挟むように設置面２１ｂに対向して配置された、平板状のバスバー２３，２５と、を有する。【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、電気信号により電流路を開閉するスイッチングデバイスと、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、スイッチングデバイス及びコンデンサを冷却する冷却器と、スイッチングデバイスに接続された第一の接続部と、第一の接続部に接続されると共にコンデンサに接続された第二の接続部と、第一の接続部及び第二の接続部からの熱を冷却器に伝熱する伝熱構成部とを備えた電力変換装置が記載されている。

特開２０１８−６７９９８号公報

上記従来技術の電力変換装置では、良好な冷却性能が得られない場合があり、より高い冷却性能が求められていた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却性能を高め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。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、設置面を備えたヒートシンクと、前記設置面に設置され、各々が端子部を備えた複数のスイッチングデバイスと、前記複数のスイッチングデバイスの前記端子部にそれぞれ接続され、前記設置面との間に前記複数のスイッチングデバイスを挟むように前記設置面に対向して配置された、平板状の導電部材と、を有する電力変換装置が適用される。

本発明によれば、冷却性能を高めることができる。

本実施形態に係る電力変換装置の回路構成の一例を表す回路図である。 電力変換装置の内部構造のうち主要な部分を抽出して示す斜視図である。 電力変換装置の内部構造のうち主要な部分を抽出して示す側面図である。 隣接するスイッチングデバイス間に配置された熱伝導部材周辺の構造を抽出して示す前面図である。 熱伝導部材の全体構造を示す斜視図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

＜１．電力変換装置の回路構成＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る電力変換装置１の回路構成の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の回路構成の一例を表す回路図である。

図１に示すように、電力変換装置１は、直流母線３，５から入力された直流電力を交流電力に変換し、負荷７に出力する。負荷７は、例えば発電機である。電力変換装置１は、平滑コンデンサ９と、スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆと、スナバコンデンサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆとを有する。なお、電力変換装置１は、例えば風力発電等の大容量の用途に使用してもよいし、例えば太陽光発電等の中容量、小容量の用途に使用してもよい。

平滑コンデンサ９は、直流母線３，５間に接続されており、直流母線３，５から入力された直流電力を平滑化する。平滑コンデンサ９としては、例えばアルミ電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ、フィルムコンデンサ等が使用可能であるが、コンデンサの種類は特に限定されるものではない。

スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆは、上記平滑コンデンサ９に対してそれぞれ並列に接続されている。スイッチングデバイス１１Ａは、直流母線３，５間に直列に接続された、図示しない制御装置の電気信号（ゲート信号）により電流路を開閉する２つのスイッチングデバイス１１ａ１，１１ａ２と、スイッチングデバイス１１ａ１，１１ａ２のそれぞれに並設された、電流を一定方向に流して整流するダイオード１３ａ１，１３ａ２とを有する。その他のスイッチングデバイス１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆも、上記スイッチングデバイス１１Ａと同様の構成である。そして、スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂと、スイッチングデバイス１１Ｃ，１１Ｄと、スイッチングデバイス１１Ｅ，１１Ｆの３組が、直流電力を３相の交流電力にそれぞれ変換し、負荷７に出力する。

なお、この例では、２つのスイッチングデバイス１１の出力が負荷７の１つの相に対してそれぞれ入力されるようにしたが、例えば電力変換装置１の容量が小さい場合には、１つのスイッチングデバイス１１の出力が負荷７の１つの相に対してそれぞれ入力されるように構成してもよい。

各スイッチングデバイス１１としては、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＦＥＴ（電解効果トランジスタ。ＭＯＳＦＥＴ、ＳＪＭＯＳＦＥＴ等を含む）等が使用可能であるが、スイッチングデバイスの種類は特に限定されるものではない。また、スイッチングデバイス１１を例えばＭＯＳＦＥＴとする場合には、ダイオード１３として寄生ダイオードを活用し、スイッチングデバイス１１の外部にダイオード１３を設けない構成としてもよい。

スナバコンデンサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆは、スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆに対してそれぞれ並列に接続されている。各スナバコンデンサ１５（サージ吸収用部品の一例）は、対応するスイッチングデバイス１１の開閉に伴うサージ電流を吸収してサージの発生を抑制する。尚、各スナバコンデンサ１５にスナバ抵抗器を直列に接続してもよい。

＜２．電力変換装置のハードウェア構成＞
次に、図２〜図５を参照しつつ、電力変換装置１のハードウェア構成の一例について説明する。なお、以下において、電力変換装置１等の構成の説明の便宜上、各図に示す上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、各構成の位置関係を限定するものではない。

図２は、電力変換装置１の内部構造のうち主要な部分を抽出して示す斜視図である。なお、図２では直流電力の入力端子及びこれに接続されるバスバー、交流電力の出力端子及びこれに接続されるバスバー等の図示を省略している。図３は、電力変換装置１の内部構造のうち主要な部分を抽出して示す側面図である。図４は、隣接するスイッチングデバイス間に配置された熱伝導部材周辺の構造を抽出して示す前面図である。図５は、熱伝導部材の全体構造を示す斜視図である。

図２に示すように、電力変換装置１は、筐体２０と、ヒートシンク２１と、上述した６つのスイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆと、バスバー２３，２５と、上述した平滑コンデンサ９と、上述したスナバコンデンサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと、熱伝導部材２７とを有する。

ヒートシンク２１は、液体の冷媒が流通される液冷式のヒートシンクである。図２に示す例では、ヒートシンク２１は、前面２１ａの左右両端に冷媒の流入口２９及び流出口３１を有している。ヒートシンク２１の内部には、両端が流入口２９及び流出口３１に接続され、その間で蛇行するように配設された図示しない流路が設けられている。

ヒートシンク２１の上面２１ｂ（以下適宜「設置面２１ｂ」という）には、スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆが左右方向に沿って略均等な間隔で設置されている。図３及び図４に示すように、各スイッチングデバイス１１は、ヒートシンク２１の設置面２１ｂに接触する本体部３３と、本体部３３の後方寄りにおいて上側に突出した突出部３５とを有する。また、各スイッチングデバイス１１は、突出部３５の上側に、複数（この例では４つ）の端子部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを有する。

バスバー２３，２５は、それぞれ平板状に形成された導電部材である。バスバー２３は陽極用、バスバー２５は陰極用の導電部材である。図３に示すように、バスバー２３は、ヒートシンク２１の上側において設置面２１ｂに平行且つ対向するように配置された第１バスバー部２３ａ（導電部材、第１の導電部材の一例）と、ヒートシンク２１の下側において下面２１ｃに平行且つ対向するように配置された第２バスバー部２３ｂと、ヒートシンク２１の後側において後面２１ｄに平行且つ対向するように配置された第３バスバー部２３ｃとを有する。これら第１バスバー部２３ａ、第２バスバー部２３ｂ、及び第３バスバー部２３ｃは一体的に接続されており、例えば平板状の導電部材の２箇所を略直角に折り曲げることによって形成される。

同様に、バスバー２５は、ヒートシンク２１の上側において設置面２１ｂに平行且つ対向するように配置された第１バスバー部２５ａ（導電部材、第２の導電部材の一例）と、ヒートシンク２１の下側において下面２１ｃに平行且つ対向するように配置された第２バスバー部２５ｂと、ヒートシンク２１の後側において後面２１ｄに平行且つ対向するように配置された第３バスバー部２５ｃとを有する。これら第１バスバー部２５ａ、第２バスバー部２５ｂ、及び第３バスバー部２５ｃは一体的に接続されており、例えば平板状の導電部材の２箇所を略直角に折り曲げることによって形成される。

上述のような構成であるバスバー２３とバスバー２５は、絶縁シート３９（第２の絶縁材の一例）を介して密着するように積層されている。すなわち、第１バスバー部２３ａと第１バスバー部２５ａとは、絶縁シート３９を介して設置面２１ｂに垂直な方向（上下方向）に積層されている。また、第２バスバー部２３ｂと第２バスバー部２５ｂとは、絶縁シート３９を介して下面２１ｃに垂直な方向（上下方向）に積層されている。また、第３バスバー部２３ｃと第３バスバー部２５ｃとは、絶縁シート３９を介して後面２１ｄに垂直な方向（前後方向）に積層されている。

図２に示すように、バスバー２３の第１バスバー部２３ａは、左右方向において右端のスイッチングデバイス１１Ａの突出部３５から左端のスイッチングデバイス１１Ｆの突出部３５に亘って延設されている。また、図３に示すように、第１バスバー部２３ａは、前後方向において第３バスバー部２３ｃからスイッチングデバイス１１Ａの端子部３７ｂに亘って延設されている。第１バスバー部２３ａは、スイッチングデバイス１１Ａの端子部３７ｂ及び端子部３７ｄと、これらの端子部３７ｂ，３７ｄ上に配置された円柱状のカラー部材４１を介して電気的に接続されている。一方、第１バスバー部２３ａの端子部３７ｃに対応する位置には開口部４３（実線で示す非開口部と区別するために点線で図示）が形成されており、第１バスバー部２３ａは端子部３７ｃとは接続されない構造となっている。なお、開口部４３は、端子部３７ｃ上に設置されたカラー部材４１との間で必要な絶縁距離を確保できる大きさに形成されている。また、上述のように第１バスバー部２３ａは端子部３７ｂに対応する位置までしか延設されないため、端子部３７ａとも接続されない構造となっている。

同様に、バスバー２５の第１バスバー部２５ａは、左右方向において右端のスイッチングデバイス１１Ａの突出部３５から左端のスイッチングデバイス１１Ｆの突出部３５に亘って延設されている。また、図３に示すように、第１バスバー部２５ａは、前後方向において第３バスバー部２５ｃからスイッチングデバイス１１Ａの端子部３７ａに亘って延設されている。第１バスバー部２５ａは、スイッチングデバイス１１Ａの端子部３７ａ及び端子部３７ｃと、これらの端子部３７ａ，３７ｃ上に配置された円柱状のカラー部材４１を介して、又は、端子部３７ａ，３７ｃに直接接触することにより、電気的に接続されている。一方、第１バスバー部２５ａの端子部３７ｂ，３７ｄに対応する位置には開口部４５，４７（実線で示す非開口部と区別するために点線で図示）がそれぞれ形成されており、第１バスバー部２５ａは端子部３７ｂ，３７ｄとは接続されない構造となっている。なお、開口部４５，４７は、端子部３７ｂ，３７ｄ上に設置されたカラー部材４１との間で必要な絶縁距離を確保できる大きさに形成されている。

上述のような構成であるバスバー２３の第１バスバー部２３ａとバスバー２５の第１バスバー部２５ａは、ヒートシンク２１の設置面２１ｂとの間に複数のスイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆを挟むように設置面２１ｂに対向して配置されている。

なお、本実施形態では、バスバー２３，２５が、スイッチングデバイス１１の端子部３７ａ〜３７ｄとの接続部分についても平板状に形成されているが、これに限らず、当該接続部分について平板状でない形状（例えば凹凸形状等）に形成されてもよい。すなわち、本明細書における「平板状の導電部材」は、端子部３７ａ〜３７ｄ以外の部位が平板状で、端子部３７ａ〜３７ｄ周辺の部位が平板状でない導電部材を含むものである。また、本明細書における「導電部材」は、全部が設置面２１ｂに対向して配される必要はなく、本実施形態のバスバー２３，２５のように、少なくとも一部分（第１バスバー部２３ａ，２５ａ）が設置面２１ｂに対向して配置されていればよい。

図２に示すように、平滑コンデンサ９は複数（この例では６つ）で構成されており、ヒートシンク２１の下方に配置されている。各平滑コンデンサ９の上端に設けられた端子部（図示省略）は、バスバー２３の第２バスバー部２３ｂ及びバスバー２５の第２バスバー部２５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、平滑コンデンサ９は６以外の複数のコンデンサで構成されてもよいし、１つのコンデンサとして構成されてもよい。

図２に示すように、スナバコンデンサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆは、バスバー２３の第１バスバー部２３ａ及びバスバー２５の第１バスバー部２５ａに対し、スイッチングデバイス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆとは反対側に配置されている。この例では、１つのスイッチングデバイス１１に対して４つのスナバコンデンサ１５が設置されている。なお、１つのスイッチングデバイス１１に対して４以外の複数のスナバコンデンサを設置してもよいし、１つのスナバコンデンサを設置してもよい。また、これら複数のスナバコンデンサは図１に示すように、例えばスイッチングデバイス１１Ａ内のスイッチングデバイス１１ａ１，１１ａ２の直列接続体に対して並列に接続されるものであっても良いし、これら複数のスナバコンデンサを二つのグループに分け、各グループを例えばスイッチングデバイス１１Ａ内のスイッチングデバイス１１ａ１，１１ａ２の各々に対して並列に接続されるものであっても良い。図３及び図４に示すように、各スナバコンデンサ１５は、２つの端子部４９を介してそれぞれカラー部材４１に接続されている。これにより、各スイッチングデバイス１１に対し、前側の２つのスナバコンデンサ１５は端子部３７ａ，３７ｂに電気的に接続され、後側の２つのスナバコンデンサ１５は端子部３７ｃ，３７ｄに電気的に接続されている。なお、各スナバコンデンサ１５は、カラー部材４１及び端子部４９により支持されてもよいし、別途に設けられた支持部材（図示省略）により支持されてもよい。

図２及び図４に示すように、熱伝導部材２７は、隣接するスイッチングデバイス１１の間にそれぞれ配置されている。熱伝導部材２７は、熱伝導性の高い材料（例えばアルミ合金等）で構成されており、バスバー２３，２５の熱をヒートシンク２１に伝える。図３に示すように、熱伝導部材２７は、前後方向においてスイッチングデバイス１１の端子部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの近傍に位置するように配置されている。なお、ここでいう「近傍に位置する」とは、熱伝導部材２７の前後方向における全部又は大部分が、左右方向から見てスイッチングデバイス１１の端子部３７ａから端子部３７ｄに亘る範囲内に位置することをいう。また図４及び図５に示すように、熱伝導部材２７は、ヒートシンク２１の設置面２１ｂ側の第１の端面２７ａと、バスバー２３，２５側の第２の端面２７ｂとを有する。熱伝導部材２７は、この例では前後方向から見た形状が略Ｔ字型に形成されており、第２の端面２７ｂの面積が第１の端面２７ａの面積よりも大きくなっている。なお、例えば台形型やラッパ形状等、Ｔ字型以外の形状としてもよい。

熱伝導部材２７の第１の端面２７ａは、熱伝導性の高い材料（例えば放熱用コンパウンド、放熱グリス、放熱シート等）を介して設置面２１ｂに密着するように固定される。また、熱伝導部材２７の第２の端面２７ｂは、熱伝導性を備えた絶縁材５１（第１の絶縁材の一例）を介してバスバー２５の第１バスバー部２５ａに密着するように固定される。熱伝導性を備えた絶縁材５１は、１つの部品で構成されてもよいが、この例では複数の部品、すなわち放熱シート５３と絶縁シート５５により構成されている。

放熱シート５３は、高い熱伝導性と共に柔軟性を備えており、絶縁シート５５よりも厚く形成されることにより、熱伝導部材２７と絶縁シート５５との間でクッションとしての役割を果たしている。これにより、熱伝導部材２７の角部等の接触により絶縁シート５５に破損等が生じることを防止できる。図４及び図５に示すように、放熱シート５３は、熱伝導部材２７の第２の端面２７ｂの面方向におけるサイズ（左右方向の寸法及び前後方向の寸法）が当該第２の端面２７ｂよりも所定量Ｌ１だけ大きくなるように形成されている。この所定量Ｌ１は、上述した絶縁シート５５の破損防止機能を確保できる程度の大きさに設定されている。

また、絶縁シート５５は、高い絶縁性を備えており、第２の端面２７ｂの面方向におけるサイズ（左右方向の寸法及び前後方向の寸法）が当該第２の端面２７ｂよりも所定量Ｌ２だけ大きくなるように形成されている。この所定量Ｌ２は、バスバー２５の表面と熱伝導部材２７の表面との間に必要な沿面距離を確保できるように設定されている。

なお、熱伝導部材２７の左右方向に突出した部分である突出部２７ｃの左右方向の幅Ｗ及び上下方向の厚みＴは、熱伝導効率を考慮するとできるだけ大きい方が好ましい。本実施形態では、スイッチングデバイス１１の突出部３５（端子部３７）との間に必要な絶縁距離ｄ１を確保すると共に、スイッチングデバイス１１の本体部３３との間に必要な絶縁距離ｄ２を確保しつつ、最大限の大きさとなるように、突出部２７ｃの幅Ｗ及び厚みＴが設定されている。

＜３．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１は、設置面２１ｂを備えたヒートシンク２１と、設置面２１ｂに設置され、各々が端子部３７ａ〜３７ｄを備えた複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆと、複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆの端子部３７ａ〜３７ｄにそれぞれ接続され、設置面２１ｂとの間に複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆを挟むように設置面２１ｂに対向して配置された、平板状のバスバー２３，２５と、を有する。これにより、次の効果を得ることができる。

スイッチングデバイス１１で発生する熱は、大きく分けて３つの経路で伝熱する。第１の経路は、設置面２１ｂを介してヒートシンク２１に伝熱する経路である。第２の経路は、端子部３７ａ〜３７ｄを介して当該端子部３７ａ〜３７ｄに接続されたバスバー２３，２５に伝熱する経路である。第３の経路は、周囲の空気や輻射により伝熱する経路である。

本実施形態によれば、平板状のバスバー２３，２５を用いると共に、当該バスバー２３，２５の第１バスバー部２３ａ，２５ａを設置面２１ｂとの間に複数のスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆを挟むように設置面２１ｂに対向して配置するので、スイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆのヒートシンク２１とは反対側の空間を利用して、第１バスバー部２３ａ，２５ａの面方向のサイズを大きく拡大することができる。その結果、第１バスバー部２３ａ，２５ａの表面積を増大させて放熱量を大きくすることができるので、上記第２の経路による冷却効率を高めることができる。したがって、冷却性能を高めることができる。また、平板状の第１バスバー部２３ａ，２５ａが壁となって、スイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆからの輻射熱や空気を介した伝熱を抑制できるので、当該伝熱による他の部品への影響（例えばスナバコンデンサ１５等、第１バスバー部２３ａ，２５ａのスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆとは反対側に配置された部品の寿命が短くなるなど）を低減できる。

また、本実施形態では特に、電力変換装置１は、隣接するスイッチングデバイス１１の間に配置され、第１バスバー部２３ａ，２５ａの熱をヒートシンク２１に伝える熱伝導部材２７をさらに有する。

このように、第１バスバー部２３ａ，２５ａが面方向のサイズが大きい平板状の導電部材であることを利用して、隣接するスイッチングデバイス１１の間に、ヒートシンク２１と第１バスバー部２５ａとに密着する熱伝導部材２７を設置することにより、スイッチングデバイス１１の端子部３７ａ〜３７ｄから第１バスバー部２３ａ，２５ａに伝わった熱を、積極的にヒートシンク２１に伝熱させることができる。したがって、上述した第２の経路による冷却効率を大幅に高めることができるので、冷却性能をさらに高めることができる。また、隣接するスイッチングデバイス１１間のスペースを有効活用できるので、デッドスペースを低減できる。

また、本実施形態では特に、熱伝導部材２７は、スイッチングデバイス１１の端子部３７ａ〜３７ｄの近傍に位置するように配置される。上述した第２の経路ではスイッチングデバイス１１の熱は端子部３７ａ〜３７ｄから第１バスバー部２３ａ，２５ａに伝わるので、端子部３７ａ〜３７ｄは熱源とも言うことができる。本実施形態では、この熱源の近傍に熱伝導部材２７を配置するので、冷却効率をさらに高めることができる。

また、本実施形態では特に、熱伝導部材２７は、設置面２１ｂ側の第１の端面２７ａと、第１の端面２７ａよりも面積が大きな第１バスバー部２３ａ，２５ａ側の第２の端面２７ｂと、を有する。これにより、第１バスバー部２３ａ，２５ａと熱伝導部材２７との接触面積を大きくすることができるので、第１バスバー部２３ａ，２５ａから熱伝導部材２７への熱伝導の効率を高めることができる。したがって、第１バスバー部２３ａ，２５ａを効率良く冷却することができる。

また、本実施形態では特に、電力変換装置１は、第１バスバー部２３ａ，２５ａと熱伝導部材２７の第２の端面２７ｂとの間に配置され、熱伝導性を備えた絶縁材５１をさらに有し、絶縁材５１は、第２の端面２７ｂの面方向におけるサイズが第２の端面２７ｂよりも所定量Ｌ２だけ大きくなるように形成される。これにより、次の効果を得ることができる。

すなわち、一般に熱伝導部材２７の材料には、伝熱性能とコストとの兼ね合いからアルミ合金等が用いられるので、第１バスバー部２３ａ，２５ａと熱伝導部材２７との間、又は、熱伝導部材２７とヒートシンク２１との間を絶縁する必要がある。本実施形態では、第１バスバー部２３ａ，２５ａと熱伝導部材２７との間に熱伝導性を備えた絶縁材５１を配置するので、良好な熱伝導性を確保しつつ両者を絶縁することができる。さらに、絶縁材５１の面方向のサイズを第２の端面２７ｂよりも所定量Ｌ２だけ大きくなるように形成するので、第１バスバー部２５ａの表面と熱伝導部材２７の表面との間に必要な沿面距離を確保することができ、絶縁性を高めることができる。

また、本実施形態では特に、バスバー２３，２５は、設置面２１ｂに平行に配置された平板状の陽極用の第１バスバー部２３ａと、設置面２１ｂに平行に配置された平板状の陰極用の第１バスバー部２５ａと、を有し、これら第１バスバー部２３ａと第１バスバー部２５ａとは、熱伝導性を備えた絶縁シート３９を介して設置面２１ｂに垂直な方向に積層されている。これにより、第１バスバー部２３ａと第１バスバー部２５ａとの絶縁を確保しつつ、熱伝導部材２７と接触する下側の第１バスバー部２５ａだけでなく、上側の第１バスバー部２３ａについても効率良く冷却することができる。また、例えば第１バスバー部２３ａ，２５ａが異電位の複数部品から構成される場合でも、ヒートシンク２１の設置面２１ｂに対向して配置した平板状のバスバー構造を維持できる。

また、本実施形態では特に、電力変換装置１は、第１バスバー部２３ａ，２５ａのスイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆとは反対側に配置され、スイッチングデバイス１１Ａ〜１１Ｆの端子部３７ａ〜３７ｄに接続されたスナバコンデンサ１５をさらに有する。これにより、次の効果を得ることができる。

すなわち、スナバコンデンサ１５は、スイッチングデバイス１１と比べると耐熱性が低く、外部より熱が伝わると寿命が短くなる可能性がある。本実施形態によれば、上述のように第２の経路による第１バスバー部２３ａ，２５ａからの放熱量を大きくすることができるので、スイッチングデバイス１１の端子部３７ａ〜３７ｄを良好に冷却できる。その結果、当該端子部３７ａ〜３７ｄに接続されたスナバコンデンサ１５への伝熱を抑制できる。また、平板状の第１バスバー部２３ａ，２５ａが壁となって、スイッチングデバイス１１からの輻射熱や空気を介した伝熱についても抑制できる。これにより、スナバコンデンサ１５の温度上昇を抑制でき、スナバコンデンサ１５の寿命が短くなることを防止できる。

また、本実施形態では特に、ヒートシンク２１は、液体の冷媒が流通される液冷式のヒートシンクである。これにより、空冷式のヒートシンクに比べて冷却性能を向上できると共に、冷却フィンが不要となるので装置の小型化が可能となる。また、ヒートシンク２１の冷却性能が向上するので熱伝導部材２７の設置が特に有効となり、第２の経路による冷却効率をより一層高めることができる。

＜４．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

例えば、以上では液冷式のヒートシンク２１を使用する場合を一例として説明したが、液冷式に限定されるものではなく、空冷式のヒートシンクを使用してもよい。この場合、ヒートシンクのスイッチングデバイス１１とは反対側にフィンを設けておき、例えば筐体２０に設置したファンによる強制対流により冷却してもよい。

また以上では、スナバコンデンサ１５の冷却については特に考慮しなかったが、カラー部材４１により第１バスバー部２３ａ，２５ａとスナバコンデンサ１５との間に隙間を形成できるので、当該隙間を利用して、例えば筐体２０に設置したファンにより左右方向に冷却風を通風させてスナバコンデンサ１５を冷却してもよい。

また以上では、絶縁材５１を第１バスバー部２５ａと熱伝導部材２７の第２の端面２７ｂとの間に配置する場合を一例として説明したが、絶縁材５１を熱伝導部材２７の第１の端面２７ａとヒートシンク２１の設置面２１ｂとの間に配置してもよい。この場合、絶縁材５１の第１の端面２７ａの面方向におけるサイズは第１の端面２７ａよりも所定量（熱伝導部材２７の表面と設置面２１ｂとの間に必要な沿面距離を確保できる量）だけ大きくなるように形成されればよい。また、絶縁材５１を、第１バスバー部２５ａと第２の端面２７ｂとの間、及び、第１の端面２７ａと設置面２１ｂとの間の両方に配置してもよい。

また以上では、熱伝導部材２７がアルミ合金で構成される場合を一例として説明したが、アルミ以外の金属材料で構成されてもよいし、熱伝導性を備えた絶縁材料（例えば樹脂等）で構成されてもよい。熱伝導性を備えた絶縁材料を用いる場合には、上述した絶縁材５１が不要となる。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一（同じ）」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一（同じ）」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一（同じ）」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 電力変換装置
１１Ａ〜１１Ｆ スイッチングデバイス
１５ スナバコンデンサ（サージ吸収用部品）
２１ ヒートシンク
２１ｂ 設置面
２３ バスバー
２３ａ 第１バスバー部（導電部材、第１の導電部材）
２５ バスバー
２５ａ 第１バスバー部（導電部材、第２の導電部材）
２７ 熱伝導部材
２７ａ 第１の端面
２７ｂ 第２の端面
３７ａ〜３７ｄ 端子部
３９ 絶縁シート（第２の絶縁材）
５１ 絶縁材（第１の絶縁材）
Ｌ２ 所定量

Claims (8)

1. 設置面を備えたヒートシンクと、
   前記設置面に設置され、各々が端子部を備えた複数のスイッチングデバイスと、
   前記複数のスイッチングデバイスの前記端子部にそれぞれ接続され、前記設置面との間に前記複数のスイッチングデバイスを挟むように前記設置面に対向して配置された、平板状の導電部材と、
   を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 隣接する前記スイッチングデバイスの間に配置され、前記導電部材の熱を前記ヒートシンクに伝える熱伝導部材をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記熱伝導部材は、
   前記スイッチングデバイスの前記端子部の近傍に位置するように配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記熱伝導部材は、
   前記設置面側の第１の端面と、
   前記第１の端面よりも面積が大きな前記導電部材側の第２の端面と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電力変換装置。
5. 前記導電部材と前記熱伝導部材の前記第２の端面との間、及び、前記熱伝導部材の前記第１の端面と前記設置面との間、の少なくとも一方に配置され、熱伝導性を備えた第１の絶縁材をさらに有し、
   前記第１の絶縁材は、
   前記導電部材と前記第２の端面との間に配置される場合には、前記第２の端面の面方向におけるサイズが前記第２の端面よりも所定量だけ大きくなるように形成され、
   前記第１の端面と前記設置面との間に配置される場合には、前記第１の端面の面方向におけるサイズが前記第１の端面よりも所定量だけ大きくなるように形成される
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記導電部材は、
   前記設置面に平行に配置された平板状の陽極用の第１の導電部材と、
   前記設置面に平行に配置された平板状の陰極用の第２の導電部材と、を有し、
   前記第１の導電部材と前記第２の導電部材は、
   第２の絶縁材を介して前記設置面に垂直な方向に積層されている
   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。
7. 前記導電部材の前記スイッチングデバイスとは反対側に配置され、前記スイッチングデバイスの前記端子部に接続されたサージ吸収用部品をさらに有する
   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。
8. 前記ヒートシンクは、
   液体の冷媒が流通される液冷式のヒートシンクである
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電力変換装置。

Images