JP2021182793A - パワーユニットおよび電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
≪パワーユニット1≫
図1は、第1実施形態のパワーユニット1の斜視図である。パワーユニット1は、例えば、単相分の水冷インバータユニットである。パワーユニット1は、例えば、車載用パワートレインなどの移動体に適用される電力変換装置に用いられる。
図2および図3は、第1実施形態のパワーユニット1の半導体パッケージ21および半導体パッケージ22ならびに冷却器30の斜視図である。
冷却器30は、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22を冷却するための部品である。冷却器30の内部には、冷媒が通流する。冷却器30は、例えば、銅、アルミニウム等の金属により形成される。冷却器30は、第1ヘッダ30aと、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3と、第2ヘッダ30cと、を備える。第2ヘッダ30cは、第1ヘッダ30aからX軸方向に離間して設けられる。冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3は、Y軸方向、すなわち、X軸方向と交差する方向、に所定の間隔、具体的には、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22のいずれかを保持できる間隔、を隔てて設けられる。第1ヘッダ30aは、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3それぞれの一端に連結される。第2ヘッダ30cは、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3それぞれの他端に連結される。冷却器30は、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3内を通流する冷媒(冷却水)と、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22との間で熱交換することにより、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22を冷却する。
第1ヘッダ30aは、冷媒を冷却器30の内部に導入する。第1ヘッダ30aの+X側の側面には、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3のそれぞれに対応する開口を有する。そして、第1ヘッダ30aの開口には、それぞれ対応する冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3の一端が挿入され、固定される。第1ヘッダ30aと、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3とは例えばロウ付けにて固定される。
次に、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3について説明する。冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3は、長手方向の端部が解放され内部に冷媒が通流する管である。冷却管30b1および冷却管30b2は、それぞれの間に設けられる半導体パッケージ21を冷却する。また、冷却管30b2および冷却管30b3は、それぞれの間に設けられる半導体パッケージ22を冷却する。冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3の短手方向の断面は外形が略長方形状になっている。冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3は、例えば、内部に分割された流路を有するいわゆるマイクロチャネルである。
次に、第2ヘッダ30cについて説明する。第2ヘッダ30cは、冷媒を冷却器30の外部に導出する。第2ヘッダ30cの−X側の側面には、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3のそれぞれに対応する開口を有する。そして、第2ヘッダ30cの開口には、それぞれ対応する冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3の他端が挿入され、固定される。第2ヘッダ30cと、冷却管30b1、冷却管30b2および冷却管30b3とは例えばロウ付けにて固定される。
冷却管30b1と冷却管30b2との間には、半導体パッケージ21が配置される。半導体パッケージ21は、+Y側の側面および−Y側の側面のそれぞれに金属製の冷却板を有する。冷却管30b1の+Y側の側面に、半導体パッケージ21の−Y側の側面の金属板が熱的に接触する。冷却管30b1の+Y側の側面と、半導体パッケージ21の−Y側の側面の金属板とは、ハンダ付け等で接合される。また、冷却管30b2の−Y側の側面に、半導体パッケージ21の+Y側の側面の金属板が熱的に接触する。冷却管30b2の−Y側の側面と、半導体パッケージ21の+Y側の側面の金属板とは、ハンダ付け等で接合される。
次に、配線回路基板40について説明する。配線回路基板40は、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22と、ゲート駆動回路基板50とを接続する回路基板である。図4は、第1実施形態のパワーユニット1の配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の側面図である。具体的には、図4は、配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の+Z側から見た側面図である。図5は、第1実施形態のパワーユニット1の配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の側面図である。具体的には、図5は、配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の−X側から見た側面図である。
次に、ゲート駆動回路基板50について説明する。ゲート駆動回路基板50は、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22を駆動する信号を生成する回路基板である。図6は、第1実施形態のパワーユニット1の配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の上面図である。具体的には、図6は、配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の+Y側から見た上面図である。
第1実施形態のパワーユニット1における配線回路基板40とゲート駆動回路基板50との接続について説明する。図7は、第1実施形態のパワーユニット1の配線回路基板40およびゲート駆動回路基板50の分解斜視図である。
第1実施形態のパワーユニット1は、1つの固定ネジ65により、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22の上アームのゲート電位ならびに半導体パッケージ21および半導体パッケージ22の上アームのソース電位を電気的および機械的に接続させる。また、第1実施形態のパワーユニット1は、1つの固定ネジ66により、半導体パッケージ21および半導体パッケージ22の下アームのゲート電位ならびに半導体パッケージ21および半導体パッケージ22の下アームのソース電位を電気的および機械的に接続させる。
第1実施形態のパワーユニット1において、第1ゲート用端子台41と、第2ゲート用端子台42との間を絶縁材料(非導電性材料)により結合して、第1ゲート用端子台41と、第2ゲート用端子台42とを一体の部品としてもよい。第1ゲート用端子台41と、第2ゲート用端子台42とを一体の部品にすることによって、耐震性を向上させることができる。なお、以下の第2実施形態および第3実施形態についても同様に、第1ゲート用端子台と、第2ゲート用端子台とを絶縁材料(非導電性材料)により結合して一体部品としてもよい。
第2実施形態のパワーユニットでは、配線回路基板140と、ゲート駆動回路基板150との固定方法が異なる。以下の説明では、第1実施形態のパワーユニット1と異なる点について説明する。
第2実施形態のパワーユニットにおける配線回路基板140とゲート駆動回路基板150との接続について説明する。図8は、第2実施形態のパワーユニットの配線回路基板140およびゲート駆動回路基板150の側面図である。具体的には、図8は、配線回路基板140およびゲート駆動回路基板150の−X側から見た側面図である。図9は、第2実施形態のパワーユニットの配線回路基板140およびゲート駆動回路基板150の分解斜視図である。
第3実施形態のパワーユニットでは、配線回路基板240と、ゲート駆動回路基板250との固定方法が異なる。以下の説明では、第1実施形態のパワーユニット1と異なる点について説明する。
第3実施形態のパワーユニットにおける配線回路基板240とゲート駆動回路基板250との接続について説明する。図10は、第3実施形態のパワーユニットの配線回路基板240およびゲート駆動回路基板250の側面図である。具体的には、図10は、配線回路基板240およびゲート駆動回路基板250の−X側から見た側面図である。図11は、第3実施形態のパワーユニットの配線回路基板240およびゲート駆動回路基板250の分解斜視図である。
21 半導体パッケージ
22 半導体パッケージ
30 冷却器
40、140、240 配線回路基板
40AS1、40AS2、40BS1、40BS2 回路パターン
41、141、241 第1ゲート用端子台
45、145、245 第1ソース用端子台
42、142、242 第2ゲート用端子台
46、146、246 第2ソース用端子台
50、150、250 ゲート駆動回路基板
61、62、161、162 ガード部材
65、66、165、166、265、266 固定ネジ
Claims (7)
- 第1配線基板と、
第2配線基板と、
前記第1配線基板に設けられ、前記第1配線基板および前記第2配線基板を電気的に接続する第1接続部材および第2接続部材を備え、
前記第1接続部材および前記第2接続部材は前記第1配線基板の異なる電位部に接続されて、
前記第1接続部材および前記第2接続部材は前記第2配線基板を挟み込むように設ける、
パワーユニット。 - 前記第1接続部材および前記第2接続部材は、前記第1配線基板に対する前記第2配線基板の配置を固定する、
請求項1に記載のパワーユニット。 - 前記第1接続部材および前記第2接続部材は、共通の連結部材で前記第2配線基板に固定される、
請求項1または請求項2に記載のパワーユニット。 - 前記第1接続部材および第2接続部材の少なくとも一方と前記連結部材を絶縁する絶縁部材を備え、
前記第1接続部材および前記第2接続部材の一方が前記第2配線基板の表面に電気的に接続され、
前記第1接続部材および前記第2接続部材の他方が前記第2配線基板の裏面に電気的に接続される、
請求項3に記載のパワーユニット。 - 前記連結部材は非導電性材料で構成される、
請求項3乃至請求項4のいずれか一項に記載のパワーユニット。 - 前記連結部材は、ネジ部材である
請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載のパワーユニット。 - パワーユニットを備える電力変換装置であって、
前記パワーユニットは、
第1配線基板と、
第2配線基板と、
前記第1配線基板に設けられ、前記第1配線基板および前記第2配線基板を電気的に接続する第1接続部材および第2接続部材を備え、
前記第1接続部材および前記第2接続部材は前記第1配線基板の異なる電位部に接続されて、
前記第1接続部材および前記第2接続部材は前記第2配線基板を挟み込むように設ける、
電力変換装置。
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