JP2022059003A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワー半導体モジュール及びコンデンサモジュールを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a power semiconductor module and a capacitor module.
この種の電力変換装置としては、特許文献1に記載された電力変換装置が知られている。
この電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュール、電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュール、直流入力コネクタ、交流出力コネクタ、冷却媒体が内部を循環する冷却器、収納空間を形成した筐体などを備えている。そして、筐体の収納空間に、コンデンサモジュール、直流入力コネクタ、交流出力コネクタを収納するとともに、筐体の外壁に収納空間に連通する開口部が形成されており、冷却器を接合したパワー半導体モジュールを、開口部から挿入して収納空間に配置した状態で開口部を冷却器で閉塞して固定する。
そして、冷却器の冷却室に冷却媒体を流すことで、スイッチング動作により発熱したパワー半導体モジュールを冷却している。
この特許文献1の電力変換装置は、開口部を閉塞して固定される冷却器を筐体の一部として使用しているので、製造コストの低減を図ることができる。
As a power conversion device of this type, the power conversion device described in
This power converter forms a power semiconductor module that converts DC power to AC power, a capacitor module that smoothes voltage and current, a DC input connector, an AC output connector, a cooler in which a cooling medium circulates inside, and a storage space. It is equipped with a built-in housing. A power semiconductor module to which a condenser module, a DC input connector, and an AC output connector are stored in the storage space of the housing, and an opening communicating with the storage space is formed on the outer wall of the housing to join a cooler. Is inserted through the opening and placed in the storage space, and the opening is closed and fixed with a cooler.
Then, by flowing a cooling medium through the cooling chamber of the cooler, the power semiconductor module generated by the switching operation is cooled.
Since the power conversion device of
ところで、特許文献1の電力変換装置は、電圧および電流を平滑化する際のコンデンサモジュールの発熱も大きく、コンデンサモジュールを筐体の内壁に接触させることで熱が筐体に伝えられるとともに、開口部を閉塞する冷却器が筐体を冷却することで、コンデンサモジュールの冷却が行われている。
しかし、コンデンサモジュールの冷却を冷却器が筐体を介して行う構造では、電力変換の際の冷却効率が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、コンデンサモジュールを確実に冷却することができる電力変換装置を提供することを目的としている。
By the way, in the power conversion device of
However, in a structure in which the condenser module is cooled through the housing, the cooling efficiency at the time of power conversion may decrease.
Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of reliably cooling a capacitor module.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールと、電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュールと、パワー半導体モジュール及びコンデンサモジュールを収容する筐体と、を備えている。コンデンサモジュールは、金属材料、或いは合成樹脂で形成したコンデンサケースと、コンデンサケースに埋設されたコンデンサ素子と、コンデンサ素子の周囲に位置してコンデンサケースに形成したコンデンサ冷媒流路と、コンデンサ素子に接続してコンデンサケースから外部に突出してパワー半導体モジュールのパワー半導体端子に接続するコンデンサ端子と、を備えている。パワー半導体モジュールは、パワー半導体冷媒流路を内部に設けたパワー半導体用冷却器が一体に設けられており、コンデンサケース及びパワー半導体用冷却器が面接触状態で接合され、コンデンサ冷媒流路及びパワー半導体冷媒流路が直接接続されて冷却媒体が循環している。そして、コンデンサ端子は、コンデンサケースの壁部から外部に延在する突出部と、突出部の先端から壁部に沿って延在する第1折曲部と、第1折曲部の先端から壁部に向けて延在する第2折曲部と、第2折曲部の先端に形成されてパワー半導体端子に接続する端子部と、を備えており、コンデンサケースの壁部には、コンデンサ端子の第1折曲部に向けて突出し、第1折曲部に面接触状態で接合する突起条が形成されている。 In order to achieve the above object, the power conversion device according to one aspect of the present invention includes a power semiconductor module that converts DC power into AC power, a capacitor module that smoothes voltage and current, and a power semiconductor module and a capacitor module. It is equipped with a housing for accommodating. The capacitor module is connected to a capacitor case made of metal material or synthetic resin, a capacitor element embedded in the capacitor case, a capacitor refrigerant flow path formed in the capacitor case located around the capacitor element, and a capacitor element. It is equipped with a capacitor terminal that protrudes outward from the capacitor case and connects to the power semiconductor terminal of the power semiconductor module. The power semiconductor module is integrally provided with a power semiconductor cooler having a power semiconductor refrigerant flow path inside, and a capacitor case and a power semiconductor cooler are joined in a surface contact state, and the condenser refrigerant flow path and power are joined. The semiconductor refrigerant flow path is directly connected and the cooling medium circulates. The capacitor terminals are a protruding portion extending outward from the wall portion of the capacitor case, a first bent portion extending along the wall portion from the tip of the protruding portion, and a wall from the tip of the first bent portion. It has a second bent part that extends toward the part and a terminal part that is formed at the tip of the second bent part and connects to the power semiconductor terminal. The wall part of the capacitor case has a capacitor terminal. A protrusion is formed so as to project toward the first bent portion of the above and join the first bent portion in a surface contact state.
本発明に係る電力変換装置によれば、コンデンサモジュールを確実に冷却することができる。 According to the power conversion device according to the present invention, the capacitor module can be reliably cooled.
次に、図面を参照して、本発明の第1及び第2実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1及び第2実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Next, the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimensions, the ratio of the thickness of each layer, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
Further, the first and second embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is based on the material of a component. The shape, structure, arrangement, etc. are not specified to the following. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims described in the claims.
[第1実施形態の電力変換装置]
以下、本発明の一態様に係る第1実施形態の電力変換装置について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面において符号X1,X2を第1方向の一方及び他方とし、符号Yを第1方向X1,X2に直交する第2方向とし、符号Z1,Z2を、第1方向X及び第2方向Yを含む仮想平面に直交する第3方向の一方及び他方としている。
図1は、DC/ACインバータとして使用される第1実施形態の電力変換装置1を示すものである。
電力変換装置1は、直方体形状の筐体2と、筐体2の長尺方向の一方の側壁から内部に貫通している冷却水供給管3及び排出管4と、筐体2の長尺方向の他方の側壁に設けられている入力コネクタ5、制御コネクタ6及び出力コネクタ7と、を備えている。
筐体2は、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや、アルミニウム合金をダイカスト成形することで形成され、上部が開口した箱形状の筐体ケース8と、筐体ケース8の開口部を閉塞する蓋体9と、で構成されている。
筐体2の長尺方向の一方の側壁には冷却水供給管3を挿入する貫通孔2aと、排出管4を挿入する貫通孔2bが形成されている。
筐体2の内部には、図2に示すように、コンデンサモジュール10、パワー半導体モジュール11、制御回路基板12及び駆動回路基板13が収納されている。
[Power conversion device of the first embodiment]
Hereinafter, the power conversion device of the first embodiment according to one aspect of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the drawings, the reference numerals X1 and X2 are one and the other in the first direction, the reference numerals Y are the second directions orthogonal to the first directions X1 and X2, and the reference numerals Z1 and Z2 are the first direction X and the second direction Y. One and the other in the third direction orthogonal to the virtual plane including.
FIG. 1 shows a
The
The
A through
As shown in FIG. 2, the
[コンデンサモジュール]
コンデンサモジュール10は、パワー半導体モジュール11に供給される電圧および電流を平滑化する装置であり、図2及び図3に示すように、アルミダイキャストなどの金属材料で形成された直方体形状のコンデンサケース14と、このコンデンサケース14に埋設されたコンデンサ素子15と、コンデンサ素子15の周囲に位置した状態でコンデンサケース14に形成されている冷却水供給路16及び冷却水排出路17と、コンデンサ素子15に接続してコンデンサケース14から外部に突出して設けられている複数のコンデンサ端子18と、を備えている。
[Capacitor module]
The
コンデンサ端子18は、図2に示すように、第1方向の一方X1に延在している突出部18aと、突出部18aの先端から第3方向の一方Z1に延在している第1折曲部18bと、第1折曲部18bの先端から第1方向の他方X2に延在している第2折曲部18cと、第2折曲部18cの先端から第3方向の一方Z1に延在している端子部18dと、を備えている。
また、図3に示すように、コンデンサ端子18が設けられているコンデンサケース14の第1方向の一方X1の面には、第1折曲部18bに向けて突出して第2方向Yに延在している突起条14aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
Further, as shown in FIG. 3, the surface of one X1 in the first direction of the
突起条14aの第1方向の一方X1の端面には長尺な、放熱シートHD1が貼られている。この放熱シートHD1を介して、突起条14aとコンデンサ端子18の第1折曲部18bが面接触状態で接合されている。
また、冷却水供給路16及び冷却水排出路17は、金属製の冷却管で形成されており、図4に示すように、冷却水供給路16は、コンデンサケース14の第1方向の他方X2を向く面で開口している外部供給接続口16aと、コンデンサケース14の第3方向の一方Z1を向く面で開口しているパワー半導体側供給接続口16bとを備えている。
A long heat dissipation sheet HD1 is attached to the end surface of one X1 of the
Further, the cooling
また、冷却水排出路17は、コンデンサケース14の第1方向の他方X2を向く面で開口している外部排出接続口17aと、コンデンサケース14の第3方向の一方Z1を向く面で開口しているパワー半導体側排出接続口17bとを備えている。
図5に示すように、パワー半導体側供給接続口16bの開口周縁には周溝20aが形成され、周溝20aにOリングR1が装着されている。また、パワー半導体側排出接続口17bの開口周縁には周溝(不図示)が形成され、その周溝にOリングR1が装着されている。
ここで、パワー半導体側供給接続口16b及びパワー半導体側排出接続口17bが形成されているコンデンサケース14の第3方向の一方Z1を向く面を、パワー半導体接合面20と称する。
Further, the cooling
As shown in FIG. 5, a
Here, the surface of the
[パワー半導体モジュール]
パワー半導体モジュール11は、図6及び図7に示すように、モジュール本体11Aと、モジュール本体11Aに一体に設けられ、コンデンサモジュール10に設けた冷却水供給路16及び冷却水排出路17に接続して冷却水が循環する冷却器11Bと、を備えている。
モジュール本体11Aは、直方体形状の樹脂パッケージ19と、樹脂パッケージの底面に配置された金属ベース板(不図示)とを備え、金属ベース板側に冷却器11Bが一体に設けられている。
樹脂パッケージ19には、図示しない3個のIGBTの上アーム半導体チップ、上アーム用配線パターン部、上アーム配線用導体板、下アーム半導体チップ、下アーム用配線パターン部、下アーム配線用導体板及び接地用配線パターン部などが埋め込まれているとともに、上アーム半導体チップ及び下アーム半導体チップが金属ベース板に接触している。
[Power semiconductor module]
As shown in FIGS. 6 and 7, the
The module
The
樹脂パッケージ19には、長尺方向の一方の側面に正極側端子21U,21V,21W及び負極側端子22U,22V,22Wが一列に設けられているとともに、長尺方向の他方の側面に出力端子23U,23V,23Wが一列に設けられている。
正極側端子21U,21V,21Wは、上アーム用配線パターン部を介して上アーム半導体チップのコレクタに接続しており、負極側端子22U,22V,22Wは、接地用配線パターン部と下アーム配線用導体板を介して下アーム半導体チップのエミッタに接続しており、出力端子23U,23V,23Wは、下アーム用配線パターン部と上アーム配線用導体板を介して上アーム半導体チップのエミッタ及び下アーム半導体チップのコレクタに接続している。
The
The
また、図6に示すように、樹脂パッケージ19の上面には、上アーム用の複数の制御電極に接続する複数本の上アーム用リードフレーム28U,28V,28Wと、下アーム用の複数の制御電極に接続する複数本の下アーム用リードフレーム29U,29V,29Wが上方に突出して設けられている。
冷却器11Bは、図7に示すように、樹脂パッケージ19の底面に接合されており、この冷却器11Bの底壁11aには、冷却器11Bの内部に設けた冷却水循環路(不図示)に冷却水を供給するための入口である供給配管24と、冷却水循環路を通過した冷却水を排出するための出口である排出配管25と、が設けられている。
Further, as shown in FIG. 6, on the upper surface of the
As shown in FIG. 7, the cooler 11B is joined to the bottom surface of the
供給配管24及び排出配管25は、外周に周溝24a,25aが形成されている。この供給配管24の周溝24a及び排出配管25の周溝25aに、後述する図8で示すOリングR2が装着される。
上記構成のパワー半導体モジュール11は、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20に接合される。
この際、図4に示すように、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20には、冷却器11Bの底壁11aと略同一形状の放熱シートHD2が敷設される。
そして、放熱シートHD2に底壁11aを面接触させた状態で、冷却器11Bの底壁11aに設けた供給配管24がパワー半導体側供給接続口16bから冷却水供給路16に挿入され、排出配管25がパワー半導体側排出接続口17bから冷却水排出路17に挿入される。
The
The
At this time, as shown in FIG. 4, a heat dissipation sheet HD2 having substantially the same shape as the
Then, with the
そして、図4及び図6に示すように、パワー半導体接合面20に設けたねじ固定部26に、パワー半導体モジュール11のモジュール本体11Aに設けたねじ挿通部11bを対応させ、取付けねじ27をねじ固定部26にねじ込むことで、パワー半導体モジュール11は、放熱シートHD2を介してコンデンサケース14のパワー半導体接合面20に面接触状態で接合される。
また、パワー半導体モジュール11の正極側端子21U,21V,21W及び負極側端子22U,22V,22Wが、コンデンサモジュール10の複数のコンデンサ端子18の端子部18dにねじで電気的に接続される。
Then, as shown in FIGS. 4 and 6, the
Further, the positive
ここで、図8は、パワー半導体モジュール11がコンデンサケース14のパワー半導体接合面20に接合したときに、冷却器11Bの底壁11aに設けた供給配管24が冷却水供給路16に挿入された状態を示している。この状態では、パワー半導体側供給接続口16bの開口周縁に装着したOリングR1が、冷却器11Bの底壁11aに押し潰されているとともに、前述した供給配管24の周溝24aに装着したOリングR2が、冷却水供給路16の内壁に押し潰された状態となる。
なお、図示しないが、冷却器11Bの底壁11aに設けた排出配管25が冷却水排出路17に挿入されるときも、図示しないが、パワー半導体側排出接続口17bの開口周縁に装着したOリングR1が、冷却器11Bの底壁11aに押し潰されるとともに、排出配管25の周溝25aに装着したOリングR2が、冷却水排出路17の内壁に押し潰された状態となる。
Here, in FIG. 8, when the
Although not shown, when the
[制御回路基板及び駆動回路基板]
図4に示すように、円柱形状の複数本の制御回路基板用支柱30と、制御回路基板用支柱30より高さが低い円柱形状の複数の駆動回路基板用支柱31とが、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20の縁部から立ち上がって設けられている。
これら制御回路基板用支柱30及び駆動回路基板用支柱31は金属性の部材であり、頂部にねじ孔が形成されている。
図3に示すように、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20に接合されたパワー半導体モジュール11の上方位置(第3方向の一方Z1)に、複数本の駆動回路基板用支柱31の頂部にねじ止めされた状態で駆動回路基板13が配置される。ここで、図示しないが、パワー半導体モジュール11の上アーム用リードフレーム28U,28V,28W、下アーム用リードフレーム29U,29V,29Wが駆動回路基板13のランドを有するスルーホール(不図示)に挿通され、各リードフレームとスルーホールの間が半田付けされる。
[Control circuit board and drive circuit board]
As shown in FIG. 4, a plurality of columnar columns for
The control circuit
As shown in FIG. 3, a screw is attached to the top of a plurality of drive
また、図3に示すように、駆動回路基板用支柱31に支持されて配置された駆動回路基板13の上方位置(第3方向の一方Z1)に、複数本の制御回路基板用支柱30の頂部にねじ止めされた状態で制御回路基板12が配置される。
なお、本発明に記載されているパワー半導体用冷却器が冷却器11Bに対応し、本発明に記載されているコンデンサ冷媒流路が、冷却水供給路16及び冷却水排出路17に対応し、本発明に記載されている挿入配管が供給配管24及び排出配管25に対応し、本発明に記載されている冷媒配管が、冷却水供給管3及び排出管4に対応している。
Further, as shown in FIG. 3, the tops of a plurality of control
The power semiconductor cooler described in the present invention corresponds to the cooler 11B, and the condenser refrigerant flow path described in the present invention corresponds to the cooling
[第1実施形態の電力変換装置の動作]
図6で示したコンデンサモジュール10のパワー半導体接合面20にパワー半導体モジュール11を接合し、パワー半導体モジュール11の上方位置(第3方向の一方Z1)に制御回路基板12及び駆動回路基板13を組み付けた装置を筐体2に収容する。
この際、コンデンサケース14の外部供給接続口16a及び外部排出接続口17aを形成した側面を筐体2の内壁に近接させ、筐体2に形成した貫通孔2aに外部供給接続口16aを対応させ、貫通孔2bに外部排出接続口17aを対応させる。そして、筐体2の外部から冷却水供給管3を、貫通孔2aを通過して外部供給接続口16aに圧入により接続する。また、筐体2の外部から排出管4を、貫通孔2bを通過して外部排出接続口17aに圧入により接続する。
上記構成の電力変換装置1は、外部のコンバータ(図示せず)から入力コネクタ5を介して直流電流が供給されると、コンデンサモジュール10で電圧および電流の平滑化が行われる。
制御回路基板12には、制御コネクタ6から制御電圧が供給されており、この制御回路基板12から例えばパルス幅変調信号でなるゲート信号が駆動回路基板13に出力されると、駆動回路基板13がパワー半導体モジュール11に駆動信号を出力して、U相、V相及びW相の3相交流が出力コネクタ7を介して負荷に出力される。
[Operation of the power conversion device of the first embodiment]
The
At this time, the side surfaces of the
In the
A control voltage is supplied to the
[第1実施形態の電力変換装置の効果]
電圧および電流の平滑化を行っているコンデンサモジュール10は、コンデンサケース14に埋設されたコンデンサ素子15が発熱状態となる。
これに対して、第1実施形態の電力変換装置1は、コンデンサモジュール10のコンデンサケース14が、金属材料で形成されているとともに、コンデンサケース14には冷却水供給路16及び冷却水排出路17が形成されているので、冷却水の循環でコンデンサケース14が直ぐに冷却されていく。このため、コンデンサケース14に埋設されているコンデンサ素子15を効率的に冷却することができる。
また、パワー半導体モジュール11が動作状態となると、樹脂パッケージ19に埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップが発熱状態となる。
[Effect of the power conversion device of the first embodiment]
In the
On the other hand, in the
When the
これに対して、パワー半導体モジュール11のモジュール本体11Aは、冷却水が循環する冷却器11Bに一体化されているので、樹脂パッケージ19に埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップを効率的に冷却することができる。
また、パワー半導体モジュール11の冷却器11Bは、放熱シートHD2を介してコンデンサケース14のパワー半導体接合面20に面接触状態で接合され、冷却器11Bの熱はコンデンサケース14に直ぐに伝熱されていくので、樹脂パッケージに19埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップをさらに効率的に冷却することができる。
On the other hand, since the
Further, the cooler 11B of the
また、パワー半導体モジュール11の正極側端子21U,21V,21W及び負極側端子22U,22V,22Wと、コンデンサモジュール10の複数のコンデンサ端子18の端子部18dとの接続部は電力損失により発熱状態となるおそれがある。
これに対して、コンデンサ端子18の第1折曲部18bは、放熱シートHD1を介してコンデンサケース14(突起条14a)に面接触状態で接合しており、コンデンサケース14がコンデンサ端子18を冷却することで、パワー半導体モジュール11の正極側端子21U,21V,21W及び負極側端子22U,22V,22Wとコンデンサ端子18との接続部も電力損失による発熱状態を防止することができる。
Further, the connection portion between the positive
On the other hand, the first
また、冷却器11Bとコンデンサケース14のパワー半導体接合面20との間に放熱シートHD2が配置されていることで、例えばパワー半導体接合面20が熱応力で変形しても、パワー半導体接合面20の変形による凹凸面に合わせて放熱シートHD2の肉厚が変化するので、冷却器11Bとコンデンサケース14のパワー半導体接合面20との面接触状態を保持することができる。
また、制御回路基板12は、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20から立ち上がっている金属製の複数本の制御回路基板用支柱30に支持されて配置され、駆動回路基板13も、パワー半導体接合面20から立ち上がっている金属製の複数本の駆動回路基板用支柱31に支持されて配置されており、制御回路基板12及び駆動回路基板13の回路部品に熱が発生した場合も、その熱が金属製の制御回路基板用支柱30及び駆動回路基板用支柱31を介してコンデンサケース14に直ぐに伝熱されていく。したがって、制御回路基板12及び駆動回路基板13の回路部品に発生する発熱状態も防止することができる。
Further, since the heat dissipation sheet HD2 is arranged between the cooler 11B and the power
Further, the
さらに、パワー半導体モジュール11の冷却器11Bとコンデンサケース14の冷却水の循環路接続部にOリングR1及びOリングR2が配置されているので、冷却器11B及びコンデンサケース14の二重の液密構造を採用することで、冷却水の漏れを確実に防止することができる。
さらにまた、コンデンサケース14の内部に冷却水供給路16及び冷却水排出路17を形成したことで、コンデンサモジュール10の小型、軽量化を図ることができる。
なお、第1実施形態では、コンデンサケース14のパワー半導体接合面20とパワー半導体モジュール11の冷却器11Bとの間に放熱シートHD2を設けたが、シリコングリースなどの放熱グリースを使用しても同様の効果を奏することができる。
Further, since the O-ring R1 and the O-ring R2 are arranged at the cooling water circulation path connection portion between the cooler 11B of the
Furthermore, by forming the cooling
In the first embodiment, the heat dissipation sheet HD2 is provided between the power semiconductor
[第2実施形態の電力変換装置]
次に、図9は、本発明に係る第2実施形態の電力変換装置1の要部を示すものである。
第2実施形態のコンデンサモジュール10は、ポリフェニレン・サルファイト(PPS)樹脂などの合成樹脂を材料として形成された直方体形状のコンデンサケース35と、このコンデンサケース35に埋設されたコンデンサ素子(不図示)と、コンデンサケース35に埋設された冷却水供給路36及び冷却水排出路37と、を備えている。
冷却水供給路36は、円弧形状に曲がっている屈曲部36aを備えた金属製の配管で形成されている。
[Power conversion device of the second embodiment]
Next, FIG. 9 shows a main part of the
The
The cooling
また、冷却水排出路37も、円弧形状に曲がっている屈曲部37aを備えた金属製の配管で形成されている。
一方、コンデンサケース35のパワー半導体接合面20に設けた制御回路基板用支柱30には、外周の周方向に所定間隔をあけて複数の補強リブ38がパワー半導体接合面20から立ち上がって形成されている。また、パワー半導体接合面20に設けた駆動回路基板用支柱31にも、外周の周方向に所定間隔をあけて複数の補強リブ39がパワー半導体接合面20から立ち上がって形成されている。
Further, the cooling
On the other hand, on the control circuit
第2実施形態では、合成得樹脂を材料としてコンデンサケース35を形成し、このコンデンサケース35に、円弧形状の屈曲部36aを備えた金属製の配管からなる冷却水供給路36と、円弧形状の屈曲部37aを備えた金属製の配管からなる冷却水排出路37とを埋設すると、電力変換動作時のコンデンサケース35の樹脂割れ、樹脂はく離を防止することができる。
また、円弧形状の屈曲部36aを設けた却水供給路36と、円弧形状の屈曲部37aを設けた冷却水排出路37を冷却水が流れる際の圧力損失を低減させることができ、コンデンサケース35の冷却効率を高めることができる。
また、コンデンサケース35のパワー半導体接合面20に設けた制御回路基板用支柱30の周囲を複数の補強リブ38で補強し、駆動回路基板用支柱31の周囲も複数の補強リブ39で補強していることから、パワー半導体モジュール11の上方位置に配置されている制御回路基板12及び駆動回路基板13を確実に支持することができる。
In the second embodiment, a
Further, it is possible to reduce the pressure loss when the cooling water flows through the water
Further, the periphery of the control circuit
1 電力変換装置
2 筐体
2a,2b 貫通孔
3 冷却水供給管
4 排出管
5 入力コネクタ
6 制御コネクタ
7 出力コネクタ
8 筐体ケース
9 蓋体
10 コンデンサモジュール
11 パワー半導体モジュール
11A モジュール本体
11B 冷却器
11a 底壁
12 制御回路基板
13 駆動回路基板
14 コンデンサケース
14a 突起条
15 コンデンサ素子
16 冷却水供給路
16a 外部供給接続口
16b パワー半導体側供給接続口
17 冷却水排出路
17a 外部排出接続口
17b パワー半導体側排出接続口
18 コンデンサ端子
18a 突出部
18b 第1折曲部
18c 第2折曲部
18d 端子部
19 樹脂パッケージ
20 パワー半導体接合面
20a 周溝
21U,21V,21W 正極側端子
22U,22V,22W 負極側端子
23U,23V,23W 出力端子
24 供給配管
25 排出配管
24a,25a 周溝
26 ねじ固定部
27 取付けねじ
28U,28V,28W 上アーム用リードフレーム
29U,29V,29W 下アーム用リードフレーム
30 制御回路基板用支柱
31 駆動回路基板用支柱
35 コンデンサケース
36 冷却水供給路
36a 屈曲部
37 冷却水排出路
37a 屈曲部
38,39 補強リブ
HD1 放熱シート
HD2 放熱シート
R1,R2 Oリング
1
Claims (9)
電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュールと、
前記パワー半導体モジュール及び前記コンデンサモジュールを収容する筐体と、を備え、
前記コンデンサモジュールは、金属材料、或いは合成樹脂で形成したコンデンサケースと、前記コンデンサケースに埋設されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の周囲に位置して前記コンデンサケースに形成したコンデンサ冷媒流路と、前記コンデンサ素子に接続して前記コンデンサケースから外部に突出して前記パワー半導体モジュールのパワー半導体端子に接続するコンデンサ端子と、を備え、
前記パワー半導体モジュールは、パワー半導体冷媒流路を内部に設けたパワー半導体用冷却器が一体に設けられており、
前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器が面接触状態で接合され、前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が直接接続されて冷却媒体が循環しており、
前記コンデンサ端子は、前記コンデンサケースの壁部から外部に延在する突出部と、前記突出部の先端から前記壁部に沿って延在する第1折曲部と、前記第1折曲部の先端から前記壁部に向けて延在する第2折曲部と、前記第2折曲部の先端に形成されて前記パワー半導体端子に接続する端子部と、を備えており、
前記コンデンサケースの壁部には、前記コンデンサ端子の前記第1折曲部に向けて突出し、前記第1折曲部に面接触状態で接合する突起条が形成されていることを特徴とする電力変換装置。 A power semiconductor module that converts DC power to AC power,
Capacitor modules that smooth voltage and current,
A housing for accommodating the power semiconductor module and the capacitor module is provided.
The condenser module includes a condenser case made of a metal material or a synthetic resin, a condenser element embedded in the condenser case, and a condenser refrigerant flow path formed in the condenser case located around the condenser element. It is provided with a capacitor terminal that is connected to the capacitor element and protrudes outward from the capacitor case to be connected to the power semiconductor terminal of the power semiconductor module.
The power semiconductor module is integrally provided with a power semiconductor cooler having a power semiconductor refrigerant flow path inside.
The condenser case and the power semiconductor cooler are joined in a surface contact state, and the condenser refrigerant flow path and the power semiconductor refrigerant flow path are directly connected to circulate the cooling medium.
The capacitor terminal includes a protrusion extending outward from the wall portion of the capacitor case, a first bent portion extending from the tip of the protrusion along the wall portion, and the first bent portion. It includes a second bent portion extending from the tip toward the wall portion, and a terminal portion formed at the tip of the second bent portion and connected to the power semiconductor terminal.
The wall portion of the capacitor case is characterized in that a protrusion is formed on the wall portion of the capacitor terminal so as to project toward the first bent portion and join the first bent portion in a surface contact state. Converter.
前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器を面接触した状態で接合した際に、前記コンデンサ冷媒流路の接続口の周縁及び前記パワー半導体冷媒流路の接続口の周縁の他方が前記第1のOリングを押し潰した状態で前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が連通されることを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置。 A peripheral groove equipped with a first O-ring is formed on one of the peripheral edge of the connection port of the condenser refrigerant flow path and the peripheral edge of the connection port of the power semiconductor refrigerant flow path.
When the condenser case and the power semiconductor cooler are joined in a surface contact state, the other of the peripheral edge of the connection port of the condenser refrigerant flow path and the peripheral edge of the connection port of the power semiconductor refrigerant flow path is the first. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the condenser refrigerant flow path and the power semiconductor refrigerant flow path are communicated with each other in a state where the O-ring is crushed.
前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路の他方に、前記他方の流路内壁で前記第2のOリングを押し潰した状態で前記挿入配管を挿入して前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が連通されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電力変換装置。 An insertion pipe is projected to the outside and connected to one of the condenser refrigerant flow path and the power semiconductor refrigerant flow path, and a second O-ring is attached to the outer periphery of the insertion pipe protruding to the outside.
The insertion pipe is inserted into the other of the condenser refrigerant flow path and the power semiconductor refrigerant flow path with the second O-ring crushed by the inner wall of the other flow path, and the condenser refrigerant flow path and the power are inserted. The power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor refrigerant flow path is communicated with each other.
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