JP2021141647A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力変換を行う電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device that performs power conversion.
ハイブリッドカーや電気自動車の電力変換を行う電力変換装置として、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、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却するための冷却器と、スイッチング素子の動作を制御する制御回路基板と、これらを収容するケースと、を備えている。また、上記電力変換装置は、ケース内の空間を制御回路基板が配された第1空間、および半導体モジュールが配された第2空間に分割するための仕切部を備えている。半導体モジュールは制御端子を有し、制御端子は、制御回路基板に接続されている。仕切部は、制御端子を制御回路基板に接続するための連通孔を有する。 As a power conversion device that performs power conversion of a hybrid car or an electric vehicle, there is one shown in Patent Document 1. The power conversion device of Patent Document 1 includes a semiconductor module having a built-in switching element, a cooler for cooling the semiconductor module, a control circuit board for controlling the operation of the switching element, and a case for accommodating these. ing. Further, the power conversion device includes a partition portion for dividing the space inside the case into a first space in which a control circuit board is arranged and a second space in which a semiconductor module is arranged. The semiconductor module has a control terminal, and the control terminal is connected to a control circuit board. The partition portion has a communication hole for connecting the control terminal to the control circuit board.
連通孔は、半導体モジュール全体が制御回路基板に対して露出するように形成されている。そのため、例えば冷却器に流れる冷却水の流量が減少し、半導体モジュールの冷却が不十分になると、半導体モジュールの熱が、ケース内を対流する空気を介して制御回路基板へと伝達される恐れがある。 The communication holes are formed so that the entire semiconductor module is exposed to the control circuit board. Therefore, for example, if the flow rate of the cooling water flowing through the cooler decreases and the semiconductor module is insufficiently cooled, the heat of the semiconductor module may be transferred to the control circuit board via the air convected in the case. be.
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、半導体モジュールの熱で、制御回路基板の温度が上昇することを抑制できる電力変換装置を提供することである。 The present disclosure has been made based on this circumstance, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing an increase in the temperature of a control circuit board due to heat of a semiconductor module. ..
その目的を達成するための本開示の第1の態様は、
スイッチング素子(11)が樹脂封止されてなる本体部(13)、およびスイッチング素子と接続される端子(12)を有する複数の半導体モジュール(10)と、
複数の半導体モジュールと交互に積層される積層部(22)を有し、半導体モジュールの冷却を行う冷却器(20)と、
端子によってスイッチング素子に接続され、スイッチング素子の動作の制御を行う回路基板(30)と、
本体部と回路基板との間に配置され、端子を通すための穴部(43)が形成された遮蔽板(40)と、
半導体モジュール、冷却器、遮蔽板、および基板を収容するケース(50)と、を備え、
端子が穴部を通る方向をZ方向とすると、遮蔽板をZ方向に投影した範囲に、本体部の少なくとも一部が存在する、電力変換装置である。
The first aspect of the present disclosure for achieving that purpose is:
A plurality of semiconductor modules (10) having a main body portion (13) in which the switching element (11) is resin-sealed, and terminals (12) connected to the switching element,
A cooler (20) having a laminated portion (22) that is alternately laminated with a plurality of semiconductor modules and cooling the semiconductor module, and a cooler (20).
A circuit board (30) that is connected to a switching element by a terminal and controls the operation of the switching element.
A shielding plate (40) arranged between the main body and the circuit board and formed with a hole (43) for passing terminals.
A case (50) for accommodating a semiconductor module, a cooler, a shielding plate, and a substrate is provided.
Assuming that the direction in which the terminals pass through the holes is the Z direction, this is a power conversion device in which at least a part of the main body is present in the range where the shielding plate is projected in the Z direction.
本開示においては、穴部の投影範囲だけでなく、遮蔽板の投影範囲にも本体部が存在する。このことは、本開示に反して穴部の投影範囲に本体部の全体が含まれる場合と比較して、穴部の開口面積が小さくなっていることを意味する。よって、本体部で加熱された空気が穴部を介して基板に到達する対流の量を少なくできる。よって、半導体モジュールの熱で基板の温度が上昇することを抑制できる。 In the present disclosure, the main body portion exists not only in the projection range of the hole portion but also in the projection range of the shielding plate. This means that, contrary to the present disclosure, the opening area of the hole portion is smaller than that in the case where the projection range of the hole portion includes the entire main body portion. Therefore, the amount of convection that the air heated in the main body reaches the substrate through the hole can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the substrate from rising due to the heat of the semiconductor module.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態および変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, duplicate description may be omitted by assigning the same reference numerals to the corresponding components in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, not only the combination of the configurations specified in the description of each embodiment, but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if the combination is not specified. Further, an unspecified combination of the configurations described in the plurality of embodiments and modifications is also disclosed by the following description.
(第1実施形態)
図1〜3に基づいて、電力変換装置1について説明する。電力変換装置1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車といった車両に搭載され、電力変換装置1の外部の直流電源の直流電流を、交流電流へと変換し、走行用モータへと供給するための装置である。電力変換装置1は、走行用モータとしての三相交流モータ(図示略)に通電する駆動電流(U相、V相、W相)を生成する。
(First Embodiment)
The power conversion device 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The power conversion device 1 is a device mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and converts a direct current of a direct current power source outside the power conversion device 1 into an alternating current and supplies the direct current to a traveling motor. be. The power conversion device 1 generates a drive current (U-phase, V-phase, W-phase) that energizes a three-phase AC motor (not shown) as a traveling motor.
図1に示すごとく、電力変換装置1は、積層体2、回路基板30、遮蔽板40、補助部品60、およびこれらを収容するケース50を備える。
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a
積層体2は、複数の半導体モジュール10と冷却器20とが交互に積層されて構成される。
The laminated
図2に示すごとく、半導体モジュール10は、スイッチング素子11が樹脂封止された本体部13、およびスイッチング素子11と接続される端子12を有する。
As shown in FIG. 2, the
本体部13は板状に形成されており、スイッチング素子11としての第1スイッチング素子11aおよび第2スイッチング素子11bを樹脂でモールドして形成される。第1スイッチング素子11aおよび第2スイッチング素子11bとしては、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、MOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)等があげられる。
The
以下において、回路基板30に垂直な方向をZ方向とする。
In the following, the direction perpendicular to the
端子12は、金属によって形成される。端子12は、本体部13から回路基板30に向かってZ方向に延出し、先端は回路基板30に挿入実装されている。スイッチング素子11と回路基板30とは、端子12を介して電気的に接続されている。本実施形態においては、端子12は、Z方向に一直線の棒状に形成されている。
The
図3に示すごとく、冷却器20は、内部に冷媒を流すことで半導体モジュール10と熱交換を行う熱交換部21と、熱交換部21に冷媒を流入させるための流入口24と、熱交換部21から冷媒を流出させるための流出口25と、を有する。
As shown in FIG. 3, the cooler 20 exchanges heat with a
本実施形態において、熱交換部21は、複数の積層部22と、複数の積層部22同士を連結するための連結管23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。
In the present embodiment, the
以下において、本体部13と積層部22とが積層される方向をX方向、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向とする。
In the following, the direction in which the
積層部22と本体部13とは交互に並べられ、積層される。その結果、1つの本体部13に対し、2つの積層部22が隣接し、本体部13を2方向から冷却することができる。熱交換部21による本体部13の冷却を向上させるため、本実施形態において、熱交換部21は熱伝導性の高い材料で形成されることが好ましい。具体的にはアルミニウム等の金属で形成されることが望ましい。
The laminated
図1に示すごとく、回路基板30は電子部品33と、これらの電子部品33が実装される基板32と、を有し、スイッチング素子11の動作の制御を行う。また、回路基板30は、電子部品33として、ドライブICやマイクロコンピュータ(マイコン)を有する。ドライブICは、スイッチング素子11と電気的に接続され、スイッチング素子11に電流を流しオン/オフ駆動を行う。マイコンは、各種の演算処理を実行するプロセッサやメモリを有する。回路基板30は、電力変換装置外部の電子制御装置(ECU)に、電気的に接続されている。すなわち、回路基板30は、ECUから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、半導体モジュール10に内蔵されたスイッチング素子11へ駆動信号を出力する。また、回路基板30には、ケース50に固定される基板ボルト穴31が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
遮蔽板40は、平坦な平坦部41と、平坦部41の周囲に形成されたふち部42と、を有する板状部材である。遮蔽板40は、Z方向における回路基板30と半導体モジュール10との間に配置される。遮蔽板40には、回路基板30に接続される端子12を通す穴部43が形成されている。具体的には、平坦部41に、穴部43は形成されている。端子12のうち、穴部43を通る範囲はZ方向に平行な一直線状である。また、ふち部42には、ケース50に固定される遮蔽板ボルト穴44が形成されている。平坦部41と回路基板30とは、平行かつ対向して配置される。また、本実施形態においては、遮蔽板40は金属によって形成されている。
The shielding
Z方向における、遮蔽板40と回路基板30との距離は、遮蔽板40と本体部13との距離よりも大きい。
The distance between the shielding
遮蔽板40のZ方向の厚みは、基板32のZ方向の厚みよりも大きい。すなわち、基板32の熱容量と比較して、遮蔽板40の熱容量のほうが大きい。そのため、本体部13から発生する熱が遮蔽板40へと伝達したとしても、遮蔽板40から回路基板30へと伝達することを抑制できる。
The thickness of the shielding
ケース50は、Z方向に開口したケース本体52と、ケース本体52にボルト締結されて開口部54を閉塞するケース蓋部51と、を有する。本実施形態において、ケース50は、アルミニウム等のダイカストによって形成される。また、ケース本体52は、遮蔽板40および回路基板30をケース本体52に固定するための凸部53を有する。
The
補助部品60の具体例としてはリアクトル61、フィルタコンデンサ62、平滑コンデンサ63、および電流センサ64が挙げられる。
Specific examples of the auxiliary component 60 include a
リアクトル61は、スイッチング素子11のオン/オフ駆動に基づき、直流電源の電圧を昇圧する。
The
フィルタコンデンサ62は、入力された直流電源の直流電流を平滑化する。
The
平滑コンデンサ63は、半導体モジュール10と並列に接続されており、半導体モジュール10、およびリアクトル61によって昇圧された直流電流を平滑化する。
The smoothing
電流センサ64は、三相交流モータの各相の巻き線に流れる相電流を検出する。
The
本実施形態において、電子部品33は、基板32のうち、本体部13と対向する側に配置される。すなわち、Z方向における遮蔽板40と電子部品33との間に、基板32は配置されている。
In the present embodiment, the
電力変換装置1は、積層体2、補助部品60がケース本体52に収容された後、遮蔽板40、回路基板30が凸部53に固定され、最後にケース蓋部51がケース本体52にボルト締結され、形成される。
In the power conversion device 1, after the
図3に示すごとく、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には、本体部13の一部が存在する。すなわち、穴部43をZ方向に投影した範囲の外に、本体部13の一部が存在する。具体的には、積層体2を構成するすべての本体部13は、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に一部が存在する。また、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には、スイッチング素子11の一部が存在する。
As shown in FIG. 3, a part of the
また、図1に示す如く、Z方向において、本体部13と回路基板30との間に、遮蔽板40が配置されている。
Further, as shown in FIG. 1, a shielding
穴部43の数は1つであり、Z方向から見て矩形形状である。この1つの穴部43に、複数の半導体モジュール10から延出するすべての端子12が通されている。本実施形態に反し、端子12の各々に穴部43を設けると、端子12のXY平面位置に対する穴部43の位置を高精度で形成することを要する。これに対し本実施形態では、1つの穴部43にすべての端子12を通すことで、穴部43を高精度で形成することを不要にできる。また、ケース50に遮蔽板40を組み付ける際、端子12が遮蔽板40に突き当たってしまい、端子12の損傷を招くリスクを抑制できる。
The number of
図3に示す如く、遮蔽板40のうち、本体部13の一部と対向する部分をZ方向に投影した範囲に電子部品33が存在する。すなわち、電力変換装置1を開口部54から見た際、本体部13をZ方向に投影した範囲と、電子部品33をZ方向に投影した範囲とが重なる範囲の全体に遮蔽板40が存在する。また、図1に示すごとく、Z方向において、本体部13と電子部品33との間に、遮蔽板40が配置されている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示す如く、ケース50と遮蔽板40、および遮蔽板40と回路基板30は、直に接している。具体的には、遮蔽板ボルト穴44および基板ボルト穴31が、ボルト70で共締めされることで、凸部53に固定されている。ボルト70は、遮蔽板ボルト穴44および基板ボルト穴31に対して、Z方向に挿入されている。
As shown in FIG. 1, the
以下、上述した構成を備えることによる電力変換装置1の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the power conversion device 1 by having the above-described configuration will be described.
本実施形態においては、穴部43の投影範囲だけでなく、遮蔽板40の投影範囲にも本体部13が存在する。このことは、本実施形態に反して穴部43の投影範囲に本体部13の全体が含まれる場合と比較して、穴部43の開口面積が小さくなっていることを意味する。よって、本体部13で加熱された空気が穴部43を介して回路基板30に到達する対流の量を少なくできる。よって、半導体モジュール10の熱で回路基板30の温度が上昇することを抑制できる。なお、穴部43の開口面積が小さいほど、上述した効果は向上する。
In the present embodiment, the
また、本体部13の中で、スイッチング素子11は最も発熱量が大きい。よって、本実施形態においては、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に、スイッチング素子11が存在することで、回路基板30の温度が上昇することを、さらに抑制できる。
Further, among the
また、スイッチング素子11と電子部品33間の電気経路が短いほど、経路中で発生する電磁ノイズを抑制できる。その一方、上述した電気経路を短くするために、電子部品33を、回路基板30のうち、端子12との接続部分の近くに配置しようとすると、本体部13の熱が穴部43の空気の対流を介して電子部品33に伝わりやすくなる。
Further, the shorter the electric path between the switching
これらの点を鑑み、本実施形態においては、遮蔽板40のうち、本体部13の一部と対向する部分をZ方向に投影した範囲に電子部品33が存在する。そのため、遮蔽板40によって、本体部13から発生する熱が空気を介して電子部品33へと伝達することを抑制できる。その上で、本体部13をZ方向に投影した範囲に電子部品33が存在しない場合と比べれば、電子部品33を、回路基板30のうち、端子12との接続部分の近くに配置することができる。よって、スイッチング素子11と電子部品33との間の電気経路を短くすることができる。なお、Z方向における本体部13と電子部品33との間に、含まれる遮蔽板40の容積が大きいほど、上述した効果は向上する。特に、電力変換装置1を開口部54から見た際、本体部13をZ方向に投影した範囲、かつ電子部品33をZ方向に投影した範囲の全体に、遮蔽板40が存在することが好ましい。
In view of these points, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、遮蔽板40がケース50に直に接している。具体的には、ふち部42と凸部53とが、直に接している。そのため、ケース50内を対流する空気を介して伝達された本体部13の熱を、遮蔽板40からケース50へと放熱することができる。よって、本体部13の熱が、遮蔽板40から回路基板30へと、対流する空気を介して伝達することを抑制できる。なお、遮蔽板40の熱伝導性が高いほど、上述した効果は向上する。具体的には、遮蔽板40が金属によって形成されていることが望ましい。
Further, in the present embodiment, the shielding
(第2実施形態)
図4〜5に基づいて、電力変換装置1について説明する。
(Second Embodiment)
The power conversion device 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 5.
第1実施形態においては、本体部13をZ方向に投影した範囲に電子部品33の一部が含まれていた。これに対し、第2実施形態においては、図4に示すごとく、本体部13をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在する。特に、本実施形態においては、積層体2をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在する。
In the first embodiment, a part of the
また、穴部43をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在する。すなわち、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に、電子部品33の全体が存在する。
Further, the entire
第1実施形態においては、電子部品33は、基板32のうち、本体部13と対向する側に配置されていた。これに対し、第2実施形態においては、図5に示す如く、電子部品33は、基板32のうち、本体部13に対向する側と反対側に配置される。すなわち、基板32のうち、ケース蓋部51と対向する側に、電子部品33が配置される。また、Z方向において、遮蔽板40と電子部品33との間に、回路基板30が配置される。
In the first embodiment, the
半導体モジュール10は、端子12としての第1端子12aおよび第2端子12bを有する。複数の第1端子12aは第1スイッチング素子11aからZ方向に延出し、回路基板30に接続される。また、複数の第2端子12bは、第2スイッチング素子11bからZ方向に延出し、回路基板30に接続される。
The
第1実施形態においては、穴部43の数は1個であった。これに対し、第2実施形態においては、図4に示すごとく、穴部43の数は複数である。すなわち、遮蔽板40には、穴部43のとしての第1穴部43aおよび第2穴部43bが形成されている。複数の第1端子12aは第1穴部43aを通り、複数の第2端子12bは第2穴部43bを通る。すなわち、すべての第1端子12aは第1穴部43aを通り、すべての第2端子12bは第2穴部43bを通る。
In the first embodiment, the number of
第1スイッチング素子11aをZ方向に投影した範囲には、第1穴部43aの全体が含まれるとともに、第2スイッチング素子11bをZ方向に投影した範囲には、第2穴部43bの全体が含まれる。また、本体部13をZ方向に投影した範囲には、第1穴部43aおよび第2穴部43bの全体が含まれる。
The range in which the
複数の第1端子12aおよび複数の第2端子12bはY方向に並んで配置されている。具体的には、1つの半導体モジュール10から延出する第1端子12aおよび第2端子12bは、Y方向に一直線状に配置されている。隣り合う2つの第1端子12a同士の間隔および隣り合う2つの第2端子12b同士の間隔は、隣り合う第1端子12aおよび第2端子12bの間隔よりも小さい。
The plurality of
また本体部13は、電力変換装置1を開口部54から見た際、隣り合う第1端子12aおよび第2端子12bに挟まれる中心部13aを有する。すなわち、Y方向において、第1端子12aと第2端子12bとの間に中心部13aが存在する。遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には、中心部13aが含まれる。
Further, the
隣り合う2つの第1端子12aの間、および隣り合う2つの第2端子12bの間には、遮蔽板40は存在せず、隣り合う第1端子12aおよび第2端子12bの間には、遮蔽板40が存在する。
There is no shielding
以下、上述した構成を備えることによる電力変換装置1の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the power conversion device 1 by having the above-described configuration will be described.
本実施形態においては、穴部43をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33が存在する。そのため、電子部品33を、穴部43を対流する空気から遠ざけることができ、電子部品33に熱が伝わることを抑制できる。なお、穴部43をZ方向に投影した範囲から、電子部品33が遠いほど、上述した効果は向上する。具体的には、本体部13をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在することが好ましい。特には、積層体2をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在することが好ましい。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、基板32のうち、本体部13に対向する側と反対側に電子部品33が配置される。そのため、遮蔽板40に加えて、基板32によって、ケース50の内部を対流する空気を介して伝達する熱を電子部品33から遮蔽することができる。すなわち、電子部品33へと熱が伝達することをより抑制できる。
In the present embodiment, the
さて、穴部43が小さいほど、遮蔽板40による対流遮蔽の効果を向上できる。その一方で、穴部43が小さいほど、端子12を穴部43に挿入する作業時に端子12が遮蔽板40に突き当たってしまい、端子12の損傷を招くリスクが大きくなる。
By the way, the smaller the
これらの点を鑑み、本実施形態では、端子12が通される穴部43は、第1端子12aが通される1つの第1穴部43aと、第2端子12bが通される1つの第2穴部43bとに分けて設けられている。そのため、第1端子12a同士の間および第2端子12b同士の間には遮蔽板40が存在しなくなるので、上述の如く端子12が遮蔽板40に突き当たるリスクを低減できる。その上で、第1端子12aと第2端子12bとの間には遮蔽板40が存在することになるので、上述の如く第1穴部43aと第2穴部43bとに分けない場合に比べれば、遮蔽板40による対流遮蔽の効果を向上できる。なお、上述した効果は、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に含まれる中心部13aの容積が大きいほど、向上する。
In view of these points, in the present embodiment, the
(第3実施形態)
図6〜7に基づいて、電力変換装置1について説明する。
(Third Embodiment)
The power conversion device 1 will be described with reference to FIGS. 6 to 7.
第1実施形態においては、遮蔽板40はケース本体52に固定されていた。これに対し、第3実施形態においては、図6に示すごとく、遮蔽板40は回路基板30に固定されている。具体的には、遮蔽板ボルト穴44と基板ボルト穴31とが、ボルト70によって締結されている。すなわち、遮蔽板40は、ケース本体52とは直に接しておらず、回路基板30を介してケース本体52に固定されている。
In the first embodiment, the shielding
第2実施形態においては、1つの穴部43に複数の端子12が通されている。これに対し、第3実施形態においては、図7に示すごとく、1つの穴部43には、1本の端子12が通される。すなわち、1本の端子12の周囲を囲むように、1つの穴部43が形成されている。
In the second embodiment, a plurality of
複数のうちすべての穴部43は、スイッチング素子11をZ方向に投影した範囲に全体が含まれる。
All of the
また、図6に示すごとく、本実施形態において、電力変換装置1は、穴部43に配置された嵌合部80を備える。嵌合部80は、電気絶縁性材料によって形成されている。具体的には、高熱伝導シリコンといった熱伝導性を有し、かつ弾性を有する樹脂で形成されている。嵌合部80には、端子12を挿入するための挿入孔81が形成されている。
Further, as shown in FIG. 6, in the present embodiment, the power conversion device 1 includes a
嵌合部80は、端子12および遮蔽板40と直に接している。具体的には、嵌合部80は、穴部43をふさぐように、遮蔽板40に嵌合される。その上で、嵌合部80と端子12とが隙間なく接するように、挿入孔81に端子12が挿入される。すなわち、端子12と、遮蔽板40との間に、嵌合部80が配置される。
The
以下、上述した構成を備えることによる電力変換装置1の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the power conversion device 1 by having the above-described configuration will be described.
端子12は回路基板30に接続されている。そのため、本体部13から発生する熱は、端子12を介して回路基板30に伝導する恐れがある。そこで、穴部43に嵌合部80を配置し、嵌合部80が穴部43および端子12に直に接するようにする。そうすることで、端子12に伝わる熱を、嵌合部80を介して遮蔽板40へと放熱することができる。なお、上述した効果は、嵌合部80の熱伝導性が高いほど向上する。
The terminal 12 is connected to the
(他の実施形態)
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。
(Other embodiments)
Disclosure in this specification, drawings and the like is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes exemplary embodiments and modifications by those skilled in the art based on them. For example, disclosure is not limited to the parts and / or element combinations shown in the embodiments. Disclosure can be carried out in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiment. Disclosures include those in which the parts and / or elements of the embodiment are omitted. Disclosures include the replacement or combination of parts and / or elements between one embodiment and another.
上記第1実施形態では、遮蔽板40とケース50とは、遮蔽板ボルト穴44に対しボルト70が締結されることで固定されているが、本開示はこれに限るものではない。具体的には、遮蔽板40とケース50とは、例えば溶接や接着剤等によって固定されてもよい。
In the first embodiment, the shielding
上記第1実施形態においては、端子12は棒状であるが、本開示はこれに限るものではなく、穴部43を通る範囲でZ方向に平行であれば、端子12は板状であってもよい。また、端子12は、一直線状であるが、本開示はこれに限るものではなく、折れ線状であってもよい。
In the first embodiment, the terminal 12 has a rod shape, but the present disclosure is not limited to this, and the terminal 12 may have a plate shape as long as it is parallel to the Z direction within the range passing through the
上記第1実施形態においては、遮蔽板40は金属によって形成されているが、本開示はこれに限るものではなく、樹脂によって形成されていてもよい。また、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には、積層体2を構成する複数のうちすべての本体部13が含まれるが、本開示はこれに限るものではなく、積層体2を構成する複数の本体部13のうち、1つ以上が、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に含まれればよい。また、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には、スイッチング素子11が含まれるが、本開示はこれに限るものではなく、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に、本体部13の少なくとも一部が含まれれば、スイッチング素子11は含まれずともよい。
In the first embodiment, the shielding
上記第1実施形態においては、電力変換装置1を開口部54から見た際、遮蔽板40のうち、本体部13の一部と対向する部分をZ方向に投影した範囲に、電子部品33の全体が存在する。しかしながら、本開示はこれに限るものではなく、遮蔽板40のうち、本体部13の一部と対向する部分をZ方向に投影した範囲に、電子部品33の一部が含まれればよい。
In the first embodiment, when the power conversion device 1 is viewed from the
上記第1実施形態においては、Z方向における、遮蔽板40と回路基板30との距離は、遮蔽板40と本体部13との距離よりも大きい。しかしながら、本開示はこれに限るものではなく、Z方向における、遮蔽板40と回路基板30との距離は、遮蔽板40と本体部13との距離よりも小さくてもよい。また、遮蔽板40のZ方向の厚みは、基板32のZ方向の厚みよりも大きいが、本開示はこれに限るものではなく、遮蔽板40のZ方向の厚みは、基板32のZ方向の厚みよりも小さくてもよい。
In the first embodiment, the distance between the shielding
上記第1実施形態においては、穴部43は1つの穴を有するが、本開示はこれに限るものではなく、数や形状は適宜変更することができる。たとえば、穴部43を半導体モジュール10の数だけ設け、1つの穴部43に対し、1つの半導体モジュール10から延出する複数の端子12が通されるようにしてもよい。
In the first embodiment, the
上記第1実施形態においては、穴部43は平坦部41に形成されているが、本開示はこれに限るものではなく、穴部43はふち部42と平坦部41とにまたがって形成されてもよい。
In the first embodiment, the
上記第2実施形態においては、遮蔽板40および回路基板30は、遮蔽板ボルト穴44および基板ボルト穴31に対しボルト70が締結されることで固定されているが、本開示はこれに限るものではない。具体的には、遮蔽板40と回路基板30とは、例えば溶接や接着剤等によって固定されてもよい。
In the second embodiment, the shielding
上記第2実施形態においては、穴部43は、スイッチング素子11をZ方向に投影した範囲に全体が含まれるが、本開示はこれに限るものではなく、スイッチング素子11をZ方向に投影した範囲の外に、穴部43が含まれてもよい。
In the second embodiment, the
上記第2実施形態においては、積層体2をZ方向に投影した範囲の外に、電子部品33の全体が存在するが、本開示はこれに限るものではなく、積層体2をZ方向に投影した範囲に電子部品33の一部が存在してもよい。
In the second embodiment, the entire
上記第3実施形態においては、嵌合部80は弾性部材によって形成されているが、本開示はこれに限るものではなく、嵌合部80は非弾性部材によって形成されてもよい。また、嵌合部80には1本の端子12が挿入されているが、本開示はこれに限るものではなく、第1実施形態や第2実施形態のような穴部43に、嵌合部80が嵌合されてもよい。
In the third embodiment, the
上記第1〜第3実施形態においては、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲には本体部13の一部が含まれるが、本開示はこれに限るものではなく、図8に示すごとく、遮蔽板40をZ方向に投影した範囲に本体部13の全体が含まれてもよい。
In the first to third embodiments, the range in which the
1…電力変換装置
10 半導体モジュール、 11 スイッチング素子、 11a 第1スイッチング素子、 11b 第2スイッチング素子、 12 端子、 12a 第1端子、 12b 第2端子、 13 本体部、 20 冷却器、 22 積層部、 30 回路基板、 33 電子部品、 40 遮蔽板、 43 穴部、 43a 第1穴部、 43b 第2穴部、 50 ケース、 80 嵌合部。
1 ...
Claims (7)
複数の前記半導体モジュールと交互に積層される積層部(22)を有し、前記半導体モジュールの冷却を行う冷却器(20)と、
前記端子によって前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子の動作の制御を行う回路基板(30)と、
前記本体部と前記回路基板との間に配置され、前記端子の通る穴部(43)が形成された遮蔽板(40)と、
前記半導体モジュール、前記冷却器、前記遮蔽板、および前記回路基板を収容するケース(50)と、を備え、
前記端子が前記穴部を通る方向をZ方向とすると、前記遮蔽板を前記Z方向に投影した範囲に、前記本体部の少なくとも一部が存在する、電力変換装置。 A plurality of semiconductor modules (10) having a main body portion (13) in which the switching element (11) is resin-sealed, and a terminal (12) connected to the switching element.
A cooler (20) having a laminated portion (22) alternately laminated with the plurality of the semiconductor modules and cooling the semiconductor modules, and a cooler (20).
A circuit board (30) connected to the switching element by the terminal and controlling the operation of the switching element.
A shielding plate (40) arranged between the main body and the circuit board and formed with a hole (43) through which the terminal passes.
A case (50) for accommodating the semiconductor module, the cooler, the shielding plate, and the circuit board is provided.
A power conversion device in which at least a part of the main body is present in a range in which the shielding plate is projected in the Z direction, assuming that the direction in which the terminal passes through the hole is the Z direction.
前記遮蔽板のうち、前記本体部の一部と対向する部分を前記Z方向に投影した範囲に前記電子部品が存在する、請求項1に記載の電力変換装置。 The circuit board has an electronic component (33) that is electrically connected to the switching element.
The power conversion device according to claim 1, wherein the electronic component exists in a range of the shielding plate that faces a part of the main body and is projected in the Z direction.
前記穴部を前記Z方向に投影した範囲の外に、前記電子部品の全体が存在する、請求項1に記載の電力変換装置。 The circuit board has an electronic component (33) that is electrically connected to the switching element.
The power conversion device according to claim 1, wherein the entire electronic component exists outside the range in which the hole is projected in the Z direction.
前記端子としての第1端子(12a)および第2端子(12b)と、を有し、
前記遮蔽板には、前記穴部としての第1穴部(43a)および第2穴部(43b)が形成されており、
前記第1スイッチング素子は複数の前記第1端子を介して前記回路基板に接続され、前記第2スイッチング素子は複数の前記第2端子を介して前記回路基板に接続され、
隣り合う2つの前記第1端子の間隔、および隣り合う2つの前記第2端子の間隔は、隣り合う前記第1端子および前記第2端子の間隔よりも小さく、
複数の前記第1端子は前記第1穴部を通り、複数の前記第2端子は前記第2穴部を通る、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The semiconductor module includes a first switching element (11a) and a second switching element (11b) as the switching element.
It has a first terminal (12a) and a second terminal (12b) as the terminals.
The shielding plate is formed with a first hole portion (43a) and a second hole portion (43b) as the hole portion.
The first switching element is connected to the circuit board via a plurality of the first terminals, and the second switching element is connected to the circuit board via a plurality of the second terminals.
The distance between the two adjacent first terminals and the distance between the two adjacent second terminals is smaller than the distance between the adjacent first terminal and the second terminal.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of the first terminals pass through the first hole portion, and the plurality of the second terminals pass through the second hole portion.
前記嵌合部は、前記端子および前記遮蔽板と直に接している、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A fitting portion (80) formed of an electrically insulating material and fitted into the hole portion is provided.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the fitting portion is in direct contact with the terminal and the shielding plate.
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