JP5201977B2 - Vehicle power equipment - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電力変換装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power converter.
従来の鉄道車両用電力変換装置の実装構造について、図を参照し詳細に説明する。図5は、半導体素子(IGBT素子)の上面図である。図6は、半導体素子の正面図である。 A conventional mounting structure for a railway vehicle power converter will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a top view of a semiconductor element (IGBT element). FIG. 6 is a front view of the semiconductor element.
図7は、電力変換装置の断面図である。図8は、半導体素子と導体の接続部の側面図(A
矢視図)である。尚、本明細書において、同一の機器でも、説明上区別する必要がある場合には、算用数字の後にローマ字を付して説明をする。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the power converter. FIG. 8 is a side view of a connection portion between a semiconductor element and a conductor (A
(Arrow view). In the present specification, even when the same device is required to be distinguished from each other in the description, the description will be made by adding a Roman letter after the arithmetic number.
図5及び図6に記載されているように、半導体素子4の上面には、長手方向に設けられたコネクタ端子1a、1b、1cと、コネクタ端子1a、1b、1cと平行に、エミッタ端子2a、2b、2cが長手方向に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, on the upper surface of the
このように構成された半導体素子4は、図7に示すように、受熱部8の一方の側面に接続され、受熱部8の他方(反対側)の側面には複数のヒートパイプ7の一端が埋め込まれている。受熱部8aと受熱部8bは、断面がコの字状の板6に固定され、板6が電力変換装置の筐体に固定される。ヒートパイプ7には、複数の放熱フィン9が接続され、各々の放熱フィンは、複数のヒートパイプ7に貫通され、接続されている。半導体素子4aの端子2a〜2c及び半導体素子4bの端子2a〜2cは、略長方形の導体5により電気的に接続されている。導体5は、図8に示すように直角(α=90度)に折り曲げらた形状と
なっている。
As shown in FIG. 7, the
このように構成された車両用電力変換装置は、半導体素子4がスイッチングすることにより、電力を変換し、半導体素子4から発生する熱を、受熱部8、ヒートパイプ7、放熱フィン9から構成される冷却器により冷却することにより、安全に運転することが出来た。
しかしながら、同じ半導体素子4の端子同士(例えば2aと2bなど)であっても、均一な高さ(図6)となっているわけではなく、端子の高さにも多少のバラツキがある。 However, even if the terminals of the same semiconductor element 4 (for example, 2a and 2b) are not uniform in height (FIG. 6), there is some variation in the height of the terminals.
また端子間のばらつき以上に、半導体素子4間のばらつきのほうが大きいため、例えば、素子4aの端子2aと、素子4bの端子2aでは、高さの差が更に大きくなることがある。
Further, since the variation between the
そのため、従来の電力変換装置のように断面が階段形状かつ長方形の平板状の導体5で、半導体素子4の複数の端子を接続する構成となっていると、高さの低い端子が導体5に引っ張られてしまい(応力が発生し)、最悪の場合半導体素子が壊れてしまうケースも考えられた。
For this reason, when the plurality of terminals of the
そこで、本発明は、半導体素子や半導体素子の端子毎に高さのバラツキがあった場合でも、半導体素子の端子に発生する応力を低減することが出来る車両用電力変換装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicular power conversion device that can reduce the stress generated at the terminals of the semiconductor elements even when there is a variation in height between the semiconductor elements and the terminals of the semiconductor elements. And
上記課題は、スイッチングにより電力を変換する複数の半導体素子と、この半導体素子間を接続する導体とを備えた車両用電力変換装置において、前記導体は、半導体素子の端子間に設けられた第1のスリットと、半導体素子間に設けられた、前記第1のスリットよりも大きな第2のスリットとを備え、前記導体は、半導体素子の接触部と屈曲部とから構成され、半導体素子接触部と屈曲部間の角度αが鋭角であることにより達成することが出来る。
In the vehicle power conversion device including a plurality of semiconductor elements that convert power by switching and a conductor that connects the semiconductor elements, the conductor is a first provided between terminals of the semiconductor elements. And a second slit larger than the first slit provided between the semiconductor elements, and the conductor is composed of a contact portion and a bent portion of the semiconductor element, and the semiconductor element contact portion, This can be achieved when the angle α between the bent portions is an acute angle .
本発明により、半導体素子や半導体素子の端子毎に高さのバラツキがあった場合でも、半導体素子の端子に発生する応力を低減することが出来る車両用電力変換装置を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicular power conversion device that can reduce the stress generated in the terminals of the semiconductor elements even when there is a variation in height between the semiconductor elements and the terminals of the semiconductor elements.
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図1は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。図2は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の導体の断面図である。図3は、図2の変形例である。尚、図5乃至図8に記載したものと、同一のものについては同符号を付して説明を省略する。
(First embodiment)
A vehicle power converter according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a vehicle power converter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conductor of the vehicle power converter according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a modification of FIG. The same components as those described in FIGS. 5 to 8 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置は、半導体素子4a、4bと、受熱部8と、ヒートパイプ7と、放熱フィン9と、導体12とから構成されている。半導体素子4は、図1に示すように、受熱部8の一方の側面に接続され、受熱部8の他方(反対側)の側面には複数のヒートパイプ7の一端が埋め込まれている。ヒートパイプ7には、複数の放熱フィン9が接続され、各々の放熱フィン9は、複数のヒートパイプ7に貫通され、接続されている。半導体素子4aの端子2a〜2c及び半導体素子4bの端子2a〜2cは、導体12により電気的に接続されている。
The vehicular power conversion device according to the first embodiment of the present invention includes
このように構成された車両用電力変換装置において、導体12には、幅が小さなスリット10と、スリット10よりも幅が大きなスリット11が設けられている。幅が小さいスリット10aは、半導体素子4aの端子2aと端子2bの間に空けられており、スリット10bは半導体素子4aの端子2bと端子2cの間に空けられ、スリット10cは、半導体素子4bの端子2aと2bの間に空けられ、スリット10dは、半導体素子4bの端子2bと端子2cの間に空けられている。幅が大きなスリット11は、半導体素子4aと半導体素子4bの間に設けられている。また、導体12は、図2に示すように、従来の導体とは異なり、素子接触部と屈曲部の角度αが鋭角(α<90°)になっている。
In the vehicular power converter configured as described above, the
このように構成された車両用電力変換装置は、高さのばらつきが比較的小さい端子間に小さいスリット10により端子間の高低差による引っ張り応力を減少させ、高さのばらつきが大きい半導体素子間に大きいスリットを設けることにより、半導体素子間の高低差により生じる引っ張り応力を減少させることが出来る。また、導体12の素子接触部と屈曲部との角度αが鋭角となっているので、端子間や素子間での高低差により応力が発生した場合でも、導体自体がバネの役割をして、端子にかかる応力を更に低減することが出来る。
The vehicular power converter configured as described above reduces the tensile stress due to the height difference between the terminals by the small slit 10 between the terminals having a relatively small height variation, and between the semiconductor elements having a large height variation. By providing a large slit, it is possible to reduce the tensile stress caused by the height difference between the semiconductor elements. In addition, since the angle α between the element contact portion and the bent portion of the
このように構成された車両用電力変換装置は、半導体素子や半導体素子の端子毎に高さのバラツキがあった場合でも、半導体素子の端子に発生する応力を低減することが出来る。 The vehicular power converter configured as described above can reduce the stress generated at the terminals of the semiconductor element even when there is a variation in height between the semiconductor elements and the terminals of the semiconductor elements.
本実施の形態の導体の変形例として、図3に記載するしているように、素子接触部と屈曲部の角度αを鈍角(α>90°)とする構成が考えられる。角度αを鈍角とした場合でも、導体12がバネの役割をして、端子にかかる応力を低減することが出来る。
As a modification of the conductor of the present embodiment, as shown in FIG. 3, a configuration in which the angle α between the element contact portion and the bent portion is an obtuse angle (α> 90 °) is conceivable. Even when the angle α is an obtuse angle, the
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図4は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。
(Second Embodiment)
A vehicle power converter according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view of the vehicle power converter according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態の車両用電力変換装置において、半導体素子4aと半導体素子4bは、ヒートパイプ7、放熱フィン9、受熱部8aとから構成される第1の冷却部と接続され、半導体素子4cと半導体素子4dは受熱部8b、ヒートパイプ7、放熱フィン9から構成される第2の冷却部と接続されている。第1の冷却部の受熱部8aと第2の冷却部の受熱部8bは、コの字状の板金6に取り付けられ、板金6は車両用電力変換装置の筐体と固定される。
In the vehicular power conversion device of the present embodiment, the
このように構成された車両用電力変換装置の導体13は、半導体素子4aと半導体素子4bの間及び端子間には小さいスリット10a〜10eが空けられており、冷却器が異なり高さの差が大きくなりやすい半導体素子4bと半導体素子4cの間には、大きいスリット11を設け、半導体素子4cと半導体素子4dの間および端子間には小さいスリット10f〜10jを設けている。
The conductor 13 of the vehicular power conversion device configured as described above has
このように構成された車両用電力変換装置は、板金6に接続され製造上、高さの差が出やすい受熱部間に大きなスリットを設けているので、半導体素子の端子にかかる応力を低減することが出来る。 Since the vehicular power conversion device configured as described above is provided with a large slit between the heat receiving portions that are connected to the sheet metal 6 and are likely to have a difference in height in manufacturing, the stress applied to the terminals of the semiconductor element is reduced. I can do it.
このように構成された車両用電力変換装置は、半導体素子や半導体素子の端子毎に高さのバラツキがあった場合でも、半導体素子の端子に発生する応力を低減することが出来る。 The vehicular power converter configured as described above can reduce the stress generated at the terminals of the semiconductor element even when there is a variation in height between the semiconductor elements and the terminals of the semiconductor elements.
1 コネクタ
2 エミッタ
3 コネクタ
4 半導体素子
5 導体
6 板金
7 ヒートパイプ
8 受熱部
9 放熱フィン
10 小さなスリット
11 大きなスリット
12 導体
13 導体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記半導体素子は、第1の半導体素子と、第2の半導体素子と、第3の半導体素子と、第4の半導体素子であって、前記第1の半導体素子と前記第2の半導体素子は第1の冷却部と接続され、前記第3の半導体素子と前記第4の半導体素子は第2の冷却部と接続され、前記第2のスリットは、前記第1の冷却部と前記第2の冷却部間に設けられたことを特徴とする車両用電力変換装置。 In the vehicle power converter according to claim 1 ,
The semiconductor elements are a first semiconductor element, a second semiconductor element, a third semiconductor element, and a fourth semiconductor element, wherein the first semiconductor element and the second semiconductor element are 1 is connected to the first cooling unit, the third semiconductor element and the fourth semiconductor element are connected to the second cooling unit, and the second slit is connected to the first cooling unit and the second cooling unit. A power converter for a vehicle, characterized in that it is provided between the parts.
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