JP5488503B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、積層体を固定するフレームを備えた電力変換装置に関する。
直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、図16に示すごとく、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール920と、該半導体モジュール920を冷却する複数の冷却管921とを積層した積層体92を備えるものが従来から知られている(下記特許文献1参照)。
半導体モジュール920は、パワー端子923と制御端子924とを備える。制御端子924には、制御回路基板910が接続されている。パワー端子923には、直流電源(図示しない)の正電極に接続される正極端子と、直流電源の負電極に接続される負極端子と、交流負荷に接続される交流端子とがある。制御回路基板910が半導体モジュール920を制御することにより、正極端子と負極端子との間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子から出力している。
また、電力変換装置91は、昇圧用のリアクトル99と、昇圧した直流電圧を平滑化するためのコンデンサ93とを備える。パワー端子923とコンデンサ93、リアクトル99等は、図示しないバスバーによって電気的に接続されている。
積層体92、コンデンサ93等は、収納ケース90に収納されている。また、積層体92の積層方向Xにおける一方の端部には、ばね部材98が設けられている。このばね部材98を使って、積層体92をリアクトル99に向けて押圧している。これにより、積層体92を収納ケース90内に固定している。
冷却管921内には冷媒流路925が形成されている。かかる構成の電力変換装置91において、冷媒流路925に冷媒を流すことによって、半導体モジュール920を冷却している。
国際公開第2008/108090
しかしながら、電力変換装置91を稼動すると、半導体モジュール920だけでなく、コンデンサ93も発熱する。従来の電力変換装置91は、冷媒流路925内を流れる冷媒を使って半導体モジュール920を冷却できるが、コンデンサ93の冷却には冷媒の冷却効果が充分寄与しているとはいえない。そのため、半導体モジュール920を冷却するための冷媒を用いて、コンデンサをも効果的に冷却できる電力変換装置が望まれていた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、コンデンサを効果的に冷却できる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明は、電力変換回路を構成する半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記半導体モジュールに流れる被制御電流を平滑化するコンデンサと、
上記積層体を固定する金属製のフレームと、
上記コンデンサと上記半導体モジュールとを電気的に接続すると共に上記被制御電流が流れるバスバーとを備え、
該フレームには上記積層体を搭載する積層体搭載部と、上記コンデンサを収容する収容凹部とが形成され、上記積層体搭載部において、上記フレームは上記冷媒によって冷却されるよう構成されており、
上記コンデンサは、上記収容凹部内に設けたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を上記収容凹部内に封止する封止部材とを有することを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
上記電力変換装置においては、金属製の上記フレームに上記収容凹部を形成し、この収容凹部内にコンデンサを収容した。また、冷媒を使ってフレームを冷却するよう構成した。このようにすると、フレームは、熱伝導率が高い金属によって形成されているため、冷却されたフレームの収容凹部に収容したコンデンサも冷却することができる。すなわち、冷媒はフレームを介してコンデンサを効果的に冷却することができる。また、半導体モジュールを冷却する冷媒によってコンデンサをも冷却することができるため、コンデンサの冷却のために別途冷却手段を設ける必要がない。それゆえ、部品点数の増加や、電力変換装置の大型化を招くことなく、コンデンサの冷却効率を向上させることができる。
また、仮に、コンデンサとフレームとを別部品にすると、コンデンサとフレームを固定する為の締結部品(ボルトなど)が必要となり、部品点数が増えるが、上記電力変換装置においては、フレームに形成した収容凹部内にコンデンサを収容したため、コンデンサ固定用の締結部品が不要となる。そのため、部品点数を減らすことができ、電力変換装置の製造コストを低減できる。
以上のごとく、本発明によれば、コンデンサを効果的に冷却できる電力変換装置を提供することができる。
実施例1における、電力変換装置の平面図。 図1のA−A断面図。 実施例1における、フレームの平面図。 図3のB矢視図。 実施例1における、フレームに積層体および絶縁部材を取り付けた状態の平面図。 図5のフレームに、さらにバスバーとコンデンサ素子を取り付けた状態の平面図。 図6のC−C断面図。 実施例1における、絶縁部材の平面図。 図8のD矢視図。 図8のE矢視図。 実施例1における、内側側壁部に絶縁部材を取り付ける行程の説明図。 図11に続く図。 バスバーを絶縁部材に取り付けた状態における、図12のF−F断面図。 図13のG矢視図。 実施例1における、半導体モジュールと冷媒流路とを一体化した例。 従来例における、電力変換装置の断面図。
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵する本体部と、該本体部から突出すると共に上記バスバーに接続されるパワー端子とを備え、上記収容凹部は、上記パワー端子の突出方向に立設した側壁部によって囲まれると共に上記パワー端子の突出方向に開口してなり、上記バスバーは上記側壁部のうち上記積層体と上記コンデンサとの間に配された内側側壁部を跨ぐよう設けられており、上記内側側壁部の開口側端縁と上記バスバーとの間には、上記バスバーと上記内側側壁部とを絶縁するための絶縁部材が取り付けられていることが好ましい(請求項2)。
このようにすると、絶縁部材によって、バスバーとフレームとを絶縁することができる。そのため、バスバーに高電圧を印加しても、フレームに漏電しにくくなる。
また、上記内側側壁部は、上記積層体の積層方向に平行であり、上記積層方向における上記絶縁部材の両端には、上記パワー端子の突出方向へ突出する位置決め突部が形成されており、上記バスバーと上記位置決め突部との間には隙間が形成されていることが好ましい(請求項3)。
このようにすると、バスバーが積層方向へ位置ずれした場合に、上記位置決め突部にバスバーが当接するため、絶縁部材に対してバスバーが大きく位置ずれすることを防止できる。
また、バスバーと位置決め突部との間に隙間を設けると、電力変換装置の製造工程において、パワー端子とバスバーとの接続作業を容易に行うことが可能になる。すなわち、例えば複数の半導体モジュールと複数の冷却管とを積層して積層体を形成する場合、個々の半導体モジュールや冷却管の寸法ばらつきが重なって、積層方向におけるパワー端子の位置ずれが生じやすい。そのため、仮にバスバーを積層方向に移動できなかったとすると、パワー端子とバスバーとが密着しにくくなるため、これらの接続作業が困難になりやすい。しかしながら、上記位置決め突部とバスバーとの間に隙間を設けておけば、パワー端子とバスバーとの接続作業を行う際に、バスバーを積層方向へ移動させることが可能となる。そのため、パワー端子とバスバーとを密着させやすくなり、これらの接続作業を容易に行うことが可能になる。
また、上記バスバーは、上記パワー端子の突出方向へ凸となる状態で断面略コ字状に屈曲した折曲部が形成されており、該折曲部が上記絶縁部材に係合することにより、上記内側側壁部との間に所定の間隙を設けた状態で、上記バスバーを上記絶縁部材に固定するよう構成されていることが好ましい(請求項4)。
このようにすると、上記折曲部が絶縁部材に係合しているため、冷媒流路の長手方向における、バスバーの位置ずれを防止することができる。また、内側側壁部とバスバーとの間に隙間を設けているため、これらの接触を防止でき、充分に絶縁することができる。
(実施例1)
本例の実施例にかかる電力変換装置につき、図1〜図15を用いて説明する。
図1に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体モジュール2と、冷媒流路3と、コンデンサ6と、フレーム4と、バスバー5とを備える。複数の半導体モジュール2と複数の冷媒流路3とが積層されて、積層体10を構成している。半導体モジュール2は、電力変換回路を構成する半導体素子を内蔵する。冷媒流路3は、冷却管35の内部に形成されている。半導体モジュール2を冷却する冷媒12が、冷媒流路3内を流れている。
コンデンサ6は、半導体モジュール2に流れる被制御電流を平滑化する。フレーム4は金属製であり、積層体10を固定している。
バスバー5は、コンデンサ6と半導体モジュール2とを電気的に接続すると共に被制御電流が流れる。
フレーム4には、積層体10を搭載する積層体搭載部40と、コンデンサ6を収容する収容凹部41とが形成されている。積層体搭載部40において、フレーム4は冷媒12によって冷却される。
コンデンサ6は、収容凹部41内に設けたコンデンサ素子60と、該コンデンサ素子60を収容凹部41内に封止する封止部材61とを有する。
フレーム4は、収容凹部41の開口部410側から見た平面形状が、図3に示すごとく、略矩形状である。そして、この矩形における一つの長辺に沿って、その全長にわたり、収容凹部41が略矩形状に形成されている。また、フレーム4における収容凹部41が形成された領域以外の部分が、積層体搭載部40となっている。収容凹部41は、図4に示すごとく、矩形状のコンデンサ底壁部405と、コンデンサ底壁部405の周縁の4辺からそれぞれ開口方向へ立設した側壁部46とによって形成されている。
フレーム4の積層体搭載部40は、板状の底部450と、底部450から該底部450の板厚方向(Z方向)へ突出した固定用壁部43及び載置壁部42からなる。収容凹部41を構成する側壁部46(内側側壁部46a)の、コンデンサ底壁部405から開口部410側へ寄った位置に、積層体搭載部40の底部450が接続している。底部450とコンデンサ底壁部405とは略平行である。
底部450における固定用壁部43と載置壁部42との間の一部には、底部450の板厚方向に貫通する矩形状の穴部45が形成されている。固定用壁部43は穴部45における載置壁部42と反対側の辺に沿って、載置壁部42と対向するように側壁部46の立設方向と同一方向に立設している。載置壁部42は、図3、図4に示すごとく、底部450のX方向における一方の端部から、Z方向に向かって開口部410側およびコンデンサ底壁部405側の両方に突出し、X方向に垂直に形成されている。載置壁部42には、パイプ11が係合する凹部44が形成されている。
図1、図2に示すごとく、半導体モジュール2は、半導体素子を内蔵した本体部20と、該本体部20から突出したパワー端子21を備える。本体部20は、直方体形状を呈する。パワー端子21には、直流電源(図示しない)の正電極に接続される正極端子21aと、直流電源の負電極に接続される負極端子21bと、交流負荷に接続される出力端子21cとがある。正極端子21aには、正極バスバー5aが接続され、負極端子21bには、負極バスバー5bが接続されている(図6参照)。出力端子21cにも、図示しないバスバーが接続される。なお、正極端子21aと負極端子21bとの位置は、逆にしてもよい。
図2に示すごとく、パワー端子21a〜21cは、本体部20の一方の側面290から、側壁部46の立設方向と同一方向に突出している。また、本体部20の他方の側面291から、複数の制御端子22が、パワー端子21とは反対方向に突出している。制御端子22は、図示しない制御回路基板に接続される。制御回路基板が半導体モジュール2のオンオフ動作を制御することにより、正極端子21aと負極端子21bとの間に印加される直流電力を交流電力に変換し、出力端子21cから出力している。
本体部20の一方の側面290は、側壁部46の開口側端縁46bよりも、Z方向においてコンデンサ底壁部405側に位置している。
正極端子21aは、負極端子21bよりもZ方向における開口部410側に突出している。負極端子21bの先端面210bと、出力端子21cの先端面210cとは、側壁部46の開口側端縁46bよりも、Z方向においてコンデンサ底壁部405側に位置している。正極端子21aの先端面210aは、側壁部46の開口側端縁46bよりも、Z方向においてコンデンサ底壁部405から遠い位置に存在している。
なお、正極端子21aの先端面210aは、側壁部46の開口側端縁46bよりも、Z方向においてコンデンサ底壁部405側に位置していてもよい。
図1、図5に示すごとく、積層体10の積層方向(X方向)に隣り合う2個の冷却管35は、該冷却管35の長手方向(Y方向)の両端部において、連結管36によって連結されている。また、複数の冷却管35のうち、積層方向(X方向)の一端に位置する冷却管35aには、一対のパイプ11が取り付けられている。一方のパイプ11aから冷媒12を導入すると、冷媒12は冷却管35内を分配されて流れ、他方のパイプ11bから導出する。これにより、半導体モジュール2を冷却している。
また、冷却管35aと載置壁部42との間であって、パイプ11a,11bの間には、ばね部材14が設けられている。このばね部材14を使って、積層体10を固定用壁部43へ向けて押圧することにより、積層体10をフレーム4に固定している。
なお、本例では、載置壁部42と冷却管35aとの間にばね部材14を配置したが、固定用壁部43と冷却管35bとの間にばね部材14を配置し、積層体10を載置壁部42側へ押圧してもよい。
図2に示すごとく、積層体搭載部40の底部450の穴部45内に、本体部20の一部が位置している。また、冷却管35のY方向における両端部は、底部450上に載置されている。
図1に示すごとく、X方向の他端に位置する冷却管35bは、X方向に直交する面であって、半導体モジュール2と反対側の面において、固定用壁部43に接触している。また、冷却管35bを含めた全ての冷却管35は、図2に示すごとく、Y方向の両端部において、底部450に接触している。これにより、冷媒流路3内を流れる冷媒12を使って、フレーム4を冷却している。
本例では、コンデンサ素子60として、フイルムコンデンサを用いている。コンデンサ素子60の両端面は、バスバー5と接続するための電極面65になっている。2個の電極面65a,65bは、コンデンサ底壁部405、または側壁部46と略平行である。正極バスバー5aは、コンデンサ素子60の電極面65a,65bのうち、収容凹部41の開口部410に近い電極面65aに接続している。また、図7に示すごとく、負極バスバー5bは、コンデンサ底壁部405に近い電極面65bに接続している。
なお、本例では、図1に示すごとく、収容凹部41内に複数のコンデンサ素子60をX方向に一列に配列したが、2列以上に配列してもよい。
バスバー5a,5bは、共通部55と、共通部55からY方向に延出した複数の端子接続部56とを備える。図1、図2に示すごとく、正極バスバー5aは、共通部55aを挟んで端子接続部56と反対側に、複数のコンデンサ素子60の電極面65aに接続したコンデンサ接続部58aと、折曲部57aとを備える。折曲部57aは、共通部55aとコンデンサ接続部58aとを接続すると共に、Z方向へ凸となる状態で断面略コ字状に屈曲してなる。内側側壁部46aの開口側端縁46bと折曲部57aとの間には、これらを電気的に絶縁するための絶縁部材7(7a)が介在している。
コンデンサ接続部58aは、図1に示すごとく、収納凹部41の開口部410から見た平面形状が矩形状である。また、X方向において、コンデンサ接続部58aは積層体10よりも長い。X方向において、共通部55aは積層体10と略同じ長さである。Y方向において、共通部55aは内側側壁部46aから半導体モジュール2の正極端子21a付近までの長さを有する。また、Y方向において、端子接続部56aの長さは、正極端子21aの長さと略同一である。個々の端子接続部56aは、X方向の一方を向く端面560において、正極端子21aの主面に接続している。
図2に示すごとく、共通部55a及び端子接続部56aは、互いの主表面が面一である。
図6、図7に示すごとく、負極バスバー5bも正極バスバー5aと同様の構造を有する。X方向における、負極バスバー5bの共通部55bの長さは、正極バスバー5aの共通部55a(図1参照)と略同一である。また、Y方向における、負極バスバー5bの端子接続部56bの長さは、負極端子21bと略同一である。負極バスバー5bのコンデンサ接続部58bは、コンデンサ素子60の、底部側の電極面65bに接続している。Z方向において、負極バスバー5bの共通部55b及び端子接続部56bは、正極バスバー5a(図2参照)の共通部55a及び端子接続部56aよりもコンデンサ底壁部405側に位置している。
また、負極バスバー5bは、共通部55bとコンデンサ接続部58bとを接続する折曲部57bを備える。折曲部57bは、Z方向へ凸となる状態で断面略コ字状に屈曲されている。内側側壁部46aの開口側端縁46bと折曲部57bとの間には、これらを電気的に絶縁するための絶縁部材7(7b)が介在している。
なお、図6、図7は、電力変換装置1を製造する途中段階を表した図であって、収納凹部41内に封止部材61を注入していない状態の平面図および断面図である。
また、本例における折曲部57a,57bは、バスバー5を4箇所において略直角に折り曲げて形成したものであるが、Z方向へ凸となるようバスバー5を湾曲させて形成してもよい。
図8〜図10に示すごとく、絶縁部材7は、バスバー5の折曲部57が係合する、略直方体形状の本体部71を備える。本体部71の6個の表面のうち、Z方向に直交する載置面710と、Y方向に直交する側面712、713とに、折曲部57が密着する(図13参照)。載置面710は、Z方向からみた平面視が略矩形状である。また、本体部71のX方向における長さW2は、内側側壁部46aに形成した、後述する切欠部49(図11参照)のX方向の長さと略同一である。
本体部71のX方向における両端部には、一対の位置決め突部70(70a,70b)が、Z方向におけるバスバー5の載置側に突出している。X方向における、一対の位置決め突部70a,70b間の間隔W1は、折曲部57のX方向の長さW4(図14参照)よりも長い。位置決め突部70は、本体部71の、一方の側面712から他方の側面713に渡って連続的に形成されており、Y方向に延びている。
なお、位置決め突部70を、側面712,713の間の一部にのみ形成したり、断続的に形成したりしてもよい。
本体部71の、Y方向における両端部には、一対の固定用突部72(72a,72b)が、Z方向における、位置決め突部70の突出側とは反対側に突出している。一対の固定用突部72a,72b間の、Y方向における間隔W3は、内側側壁部46aの板厚と略同一である(図13参照)。固定用突部72a,72bは、本体部71の端面714,715の間に渡って連続的に形成されており、X方向に延びている。固定用突部72の延出方向(X方向)と、位置決め突部70の延出方向(Y方向)とは、互いに直交している。
なお、固定用突部72を、本体部71の端面714,715の間の一部に形成したり、断続的に形成したりしてもよい。
図11に示すごとく、内側側壁部46aの開放側端縁46bには矩形状の切欠部49が形成されている。図12に示すごとく、この切欠部49に絶縁部材7を差し込み、一対の固定用突部72a,72bによって内側側壁部46aを挟持している。これにより、絶縁部材7の、Y方向への位置規制をしている。本体部71の端面714,715は切欠部49の側面490a,490bにそれぞれ密着している。側面490a,490b間で本体部71を挟持することにより、絶縁部材7の、X方向への位置規制をしている。また、本体部71の、一対の固定用突部72a,72b間に介在する底面711は、切欠部49の、側面490a,490b間を繋ぐ表面490cに密着している。
図13に示すごとく、切欠部49に固定した絶縁部材7に対して、バスバー5の折曲部57が係合している。折曲部57は、第1部分571と、第2部分572と、第3部分573とからなる。第1部分571は、バスバー5の共通部55からZ方向に向かって突出している。第2部分572は、第1部分571の、Z方向における共通部55とは反対側の端部からY方向に延びている。第3部分573は、第2部分572の、Y方向における第1部分571とは反対側の端部からZ方向に延び、コンデンサ接続部58に繋がっている。第1部分571と第3部分573との間のY方向における間隔W5は、絶縁部材7の、側面712,713間のY方向における長さと略等しい。第1部分571と第3部分573とによって絶縁部材7を挟持することにより、バスバー5の、Y方向への位置規制をしている。
また、固定用突部72bの端面720は、バスバー5のコンデンサ接続部58よりも、Z方向において開口部410側に位置している。バスバー5は、第3部分573と内側側壁部46aとの間に、固定用突部72bのY方向における厚さと同じ長さの隙間Dを設けた状態で、絶縁部材7に固定されている。隙間Dは、バスバー5と側壁部46との間に生じる電位差を絶縁するために必要な、封止部材61に応じて決まる絶縁距離以上の長さである。
上述したように、一対の位置決め突部70a,70bの間のX方向における間隔W1(図14参照)は、折曲部57のX方向における長さW4よりも長い。そのため、折曲部57の第2部分572と一方の位置決め突部70aとの間、および第2部分572と他方の位置決め突部70bとの間に、所定の間隙dが形成される。このように間隙dを設けることにより、バスバー5は、折曲部57を絶縁部材7に係合させた状態で、折曲部57が位置決め突部70a,70bに当接するまでの間、X方向に移動できるようになっている。
次に、電力変換装置1の製造方法について説明する。まず、図3、図4に示すごとく、金属製のフレーム4を用意する。そして、図5に示すごとく、フレーム4に積層体10を載置する。この際、フレーム4の穴部45に半導体モジュール2の制御端子22を差し入れ、冷却管35のY方向における両端部を底部450上に載置させる。その後、冷却管35aと載置壁部42との間の空間に、その空間のX方向の幅よりも全長が短くなるように圧縮変形させたばね部材14を挿入する。そして、ばね部材14の圧縮を解除することで、ばね部材14の復元力を使って積層体10を固定用壁部43に向けて押圧する。これにより、積層体10をフレーム4に固定する。また、内側側壁部46aの切欠部49に絶縁部材7を取り付ける。
なお、本例ではばね部材14としてコイルばねを用いたが、板ばね等、他の種類のばねを用いてもよい。
次に、図6、図7に示すごとく、コンデンサ素子60の電極面65bに負極バスバー5bを接続した状態で、該コンデンサ素子60を収容凹部41内に収容すると共に、負極バスバー5bに形成した折曲部57bを絶縁部材7bに係合させる。その後、折曲部57bが一対の位置決め突部70a,70b(図14参照)に当接するまでの間において、負極バスバー5bをコンデンサ素子60と共にX方向に動かし、端子接続部56bを負極端子21bに密着させる。そして、端子接続部56bと負極端子21bとを溶接する。
次いで、図1、図2に示すごとく、正極バスバー5aに形成した折曲部57aを絶縁部材7aに係合させる。そして、折曲部57aが一対の位置決め突部70a,70bに当接するまでの間において、正極バスバー5aをX方向に動かし、端子接続部56aを正極端子21aに密着させる。そして、端子接続部56aと正極端子21aとを溶接する。次いで、コンデンサ溶接部58aをコンデンサ素子60の電極面65aに溶接する。その後、流動状態の封止部材61(合成樹脂)を収容凹部41に入れ、固化させる。これにより、コンデンサ素子60を封止する。また、バスバー5とコンデンサ電極面65とは、はんだ付けにより接続されてもよい。
なお、本例では、コンデンサ素子60と正極バスバー5aとを予め分離しておき、コンデンサ素子60を収容凹部41に収容した後に、正極バスバー5aを取り付けたが、コンデンサ素子60に正極バスバー5aおよび負極バスバー5bを予め接続した状態で、コンデンサ素子60を収容凹部41に収容し、その後、正極バスバー5a及び負極バスバー5bをパワー端子21に溶接してもよい。
なお、本例では、冷媒流路3を内部に有する複数の冷却管35と、複数の半導体モジュール2とを積層して積層体10を構成したが、図15に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール2の本体部20を、積層方向(X方向)に直交する方向から間に空間を設けつつ囲むと共に、本体部20よりも積層方向(X方向)の幅の大きい枠部80を本体部20と一体に備えた冷却器一体型半導体モジュール8を積層することで、半導体モジュール2と冷媒流路3とが積層される構造にしてもよい。
本例の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1においては、図1、図2に示すごとく、金属製のフレーム4に収容凹部41を形成し、この収容凹部41内にコンデンサ6を収容した。また、冷媒12を使ってフレーム4を冷却するよう構成した。このようにすると、フレーム4は、熱伝導率が高い金属によって形成されているため、冷却されたフレーム4の収容凹部41に収容したコンデンサ6も冷却することができる。すなわち、冷媒12はフレーム4を介してコンデンサ6を効果的に冷却することができる。また、半導体モジュール2を冷却する冷媒12によってコンデンサ6をも冷却することができるため、コンデンサ6の冷却のために別途冷却手段を設ける必要がない。それゆえ、部品点数の増加や、電力変換装置1の大型化を招くことなく、コンデンサ6の冷却効率を向上させることができる。
また、バスバー5は内側側壁部46aを跨ぐよう設けられており、内側側壁部46aの開口側端縁46bとバスバー5との間には、バスバー5と内側側壁部46aとを絶縁するための絶縁部材7が取り付けられている。
このようにすると、絶縁部材7によって、バスバー5とフレーム4とを絶縁することができる。そのため、バスバー5に高電圧を印加しても、フレーム4に漏電しにくくなる。
また、図14に示すごとく、X方向における絶縁部材7の両端には、パワー端子21の突出方向へ突出する位置決め突部70が形成されている。そして、バスバー5(折曲部57)と位置決め突部70との間には隙間dが形成されている。
このようにすると、バスバー5がX方向へ位置ずれした場合に、位置決め突部70にバスバー5が当接するため、絶縁部材7に対してバスバー5が大きく位置ずれすることを防止できる。
また、バスバー5と位置決め突部70との間に隙間dを設けると、電力変換装置1の製造工程において、パワー端子21とバスバー5との接続作業を容易に行うことが可能になる。すなわち、例えば複数の半導体モジュール2と複数の冷却管35とを積層して積層体10を形成する場合、個々の半導体モジュール2や冷却管35の寸法ばらつきが重なって、X方向におけるパワー端子21の位置ずれが生じやすい。そのため、仮にバスバー5をX方向に移動できなかったとすると、パワー端子21とバスバー5とが密着しにくくなるため、これらの接続作業が困難になりやすい。しかしながら、位置決め突部70とバスバー5との間に隙間dを設けておけば、パワー端子21とバスバー5との接続作業を行う際に、バスバー5をX方向へ移動させることが可能となる。そのため、パワー端子21とバスバー5とを密着させやすくなり、これらの接続作業を容易に行うことが可能になる。
また、図13に示すごとく、バスバー5は、パワー端子21の突出方向へ凸となる状態で断面略コ字状に屈曲した折曲部57を有する。この折曲部57が絶縁部材7に係合することにより、内側側壁部46aとの間に間隙Dを設けた状態で、バスバー5を絶縁部材7に固定するよう構成されている。
このようにすると、折曲部57が絶縁部材7に係合しているため、Y方向における、バスバー5の位置ずれを防止することができる。また、内側側壁部46aとバスバー5との間に隙間Dを設けているため、これらの接触を防止でき、充分に絶縁することができる。
以上のごとく、本例によれば、コンデンサを効果的に冷却できる電力変換装置を提供することができる。
1 電力変換装置
2 半導体モジュール
35 冷却管
3 冷媒流路
4 フレーム
40 積層体搭載部
41 収容凹部
5 バスバー
6 コンデンサ
60 コンデンサ素子
61 封止部材
7 絶縁部材

Claims (4)

  1. 電力変換回路を構成する半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
    上記半導体モジュールに流れる被制御電流を平滑化するコンデンサと、
    上記積層体を固定する金属製のフレームと、
    上記コンデンサと上記半導体モジュールとを電気的に接続すると共に上記被制御電流が流れるバスバーとを備え、
    該フレームには上記積層体を搭載する積層体搭載部と、上記コンデンサを収容する収容凹部とが形成され、上記積層体搭載部において、上記フレームは上記冷媒によって冷却されるよう構成されており、
    上記コンデンサは、上記収容凹部内に設けたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を上記収容凹部内に封止する封止部材とを有することを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項1に記載の電力変換装置において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵する本体部と、該本体部から突出すると共に上記バスバーに接続されるパワー端子とを備え、上記収容凹部は、上記パワー端子の突出方向に立設した側壁部によって囲まれると共に上記パワー端子の突出方向に開口してなり、上記バスバーは上記側壁部のうち上記積層体と上記コンデンサとの間に配された内側側壁部を跨ぐよう設けられており、上記内側側壁部の開口側端縁と上記バスバーとの間には、上記バスバーと上記内側側壁部とを絶縁するための絶縁部材が取り付けられていることを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項2に記載の電力変換装置において、上記内側側壁部は、上記積層体の積層方向に平行であり、上記積層方向における上記絶縁部材の両端には、上記パワー端子の突出方向へ突出する位置決め突部が形成されており、上記バスバーと上記位置決め突部との間には隙間が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項3に記載の電力変換装置において、上記バスバーは、上記パワー端子の突出方向へ凸となる状態で断面略コ字状に屈曲した折曲部が形成されており、該折曲部が上記絶縁部材に係合することにより、上記内側側壁部との間に所定の間隙を設けた状態で、上記バスバーを上記絶縁部材に固定するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
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