JP5516187B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電気モータ(回転電機)等と共に使用される電力変換機に関する。 The present invention relates to a power converter used together with an electric motor (rotary electric machine) or the like.
特許文献1は、従来技術として、電気モータのケース内に配置される多相インバータ(電力変換機)を開示する。多相インバータは、並列接続された複数の単相インバータ回路を有し、単相インバータ回路は、電気モータの各コイルに接続する。単相インバータ回路は、直列接続された上アーム側のスイッチング素子(半導体素子)と下アーム側のスイッチング素子(半導体素子)を備える。なお、上アーム側のスイッチング素子は、直流電源の正極側に接続するスイッチング素子であり、下アーム側のスイッチング素子は、直流電源の負極側に接続するスイッチング素子である。
しかし、上記従来技術において、半導体素子の下側だけに、冷却器が配置され、半導体素子の上側には冷却器や冷却部材はない(特許文献1の図19)。そして、半導体素子の上側において、バスバーに接続するボンディングワイヤが配置される。この構成では、伝熱経路は、半導体素子の下側(一方の側)だけにあり上側(他方の側)にはないため、伝熱経路が狭く、半導体素子の冷却効率が低いという問題点がある。 However, in the above prior art, a cooler is disposed only on the lower side of the semiconductor element, and there is no cooler or cooling member on the upper side of the semiconductor element (FIG. 19 of Patent Document 1). A bonding wire connected to the bus bar is disposed on the upper side of the semiconductor element. In this configuration, since the heat transfer path is only on the lower side (one side) of the semiconductor element and not on the upper side (the other side), the heat transfer path is narrow and the cooling efficiency of the semiconductor element is low. is there.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、電力変換機の半導体素子の冷却効率を向上することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object thereof is to improve the cooling efficiency of a semiconductor element of a power converter.
本発明のある態様に係る電力変換機は、回転電機が収容されるケースに絶縁部材を介して実装させる。電力変換機は、複数の第一電極と、各第一電極に接合されるスイッチング用の第一の半導体素子と、各第一電極に接合される還流電流用の第二の半導体素子と、前記第一の半導体素子及び前記第二の半導体素子に接合される第二電極と、を備える。一つの第一電極上の少なくとも一つの半導体素子は、隣接する他の第一電極上の少なくとも一つの半導体素子と対向し、双方の第一電極の第一と第二の半導体素子を跨ぐように、前記第二電極が配置される。前記第二電極は、前記双方の第一電極の間で、前記ケースに向かって延在する部分を有し、前記絶縁部材を介して前記ケースの内壁と接合される。 A power converter according to an aspect of the present invention is mounted on a case in which a rotating electrical machine is accommodated via an insulating member. The power converter includes a plurality of first electrodes, a first semiconductor element for switching bonded to each first electrode, a second semiconductor element for return current bonded to each first electrode, And a second electrode joined to the first semiconductor element and the second semiconductor element. At least one semiconductor element on one first electrode is opposed to at least one semiconductor element on another adjacent first electrode, and straddles the first and second semiconductor elements of both first electrodes. The second electrode is disposed. The second electrode has a portion extending toward the case between the first electrodes, and is joined to the inner wall of the case via the insulating member.
本発明によれば、半導体素子からの伝熱経路を拡大することにより、電力変換機の半導体素子の冷却効率を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling efficiency of the semiconductor element of a power converter can be improved by expanding the heat-transfer path | route from a semiconductor element.
以下では図面を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
<第一実施形態>
図1(a)と図1(b)は、それぞれ第一実施形態に係る電力変換機100の端面図と断面図を示す。本実施形態において、電力変換機100は、電気モータ(回転電機)50とともにケース10内に配置され、電気モータ50に電力を供給する。電力変換機100は、図2のようなインバータであるが、これに限定されるものではない。
<First embodiment>
Fig.1 (a) and FIG.1 (b) each show the end elevation and sectional drawing of the
第一実施形態において、電力変換機100は、ケース10の表面に平行に配置される複数の平板状のパワーモジュール18を備える。ここでは、パワーモジュール18は、単相インバータ回路に対応する構成要素として示されている。複数のパワーモジュール18は、互いに並列に配置されている。
In the first embodiment, the
パワーモジュール18は、直列接続された上アーム側のスイッチング用半導体素子4と下アーム側のスイッチング用半導体素子6を有する。また、パワーモジュール18は、上アーム側の還流電流用半導体素子5と下アーム側の還流電流用半導体素子7を有する。上アーム側のスイッチング用半導体素子4(第一の半導体素子)は、上アーム側の還流電流用半導体素子5(第二の半導体素子)に並列的に接続する。下アーム側のスイッチング用半導体素子6(第三の半導体素子)は、下アーム側の還流電流用半導体素子7(第四の半導体素子)に並列的に接続する。例えば、スイッチング用半導体素子はトランジスタであり、還流電流用半導体素子はダイオードである。平板状の各半導体素子(半導体素子チップ)及び略平板状の各電極は、前記ケースの実装面に対して、平行に配置される。
The
上アーム側のスイッチング用半導体素子4と還流電流用半導体素子5は、直流電源30の正極側に接続する。下アーム側のスイッチング用半導体素子6と還流電流用半導体素子7は、直流電源30の負極側に接続する。
The switching
上アーム側のスイッチング用半導体素子4と下アーム側のスイッチング用半導体素子6は、第一の電極1の片面に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。上アーム側の還流電流用半導体素子5と、下アーム側の還流電流用半導体素子7も、第一の電極1の片面に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。
The switching
上アーム側の第二の電極2は、上アーム側の第一と第二の半導体素子4、5に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。下アーム側の第三の電極3は、下アーム側の第二と第四の半導体素子6、7に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。上アーム側の第二の電極2と下アーム側の第三の電極3は、モータ50及び電力変換機100が固定されるケース10の内壁の実装面に絶縁部材9を介して接続される。
The
なお、ケース10は、放熱器として、ヒートシンク又はウオータージャケットを含んでよい。第一実施形態では、ケース10はヒートシンク10aを有し、電力変換機100は、ケース10のヒートシンク10aに相当する箇所に取り付けられる。
The
第一の電極1の上で、上アーム側半導体素子群(第一の半導体素子4と第二の半導体素子5)と、下アーム側半導体素子群(第三の半導体素子6と第四の半導体素子7)が、配列方向に配置される。一つの第一の電極1上の上アーム側半導体素子群と下アーム側半導体素子群は、各々、隣接する他の第一の電極1上の上アーム側半導体素子群と下アーム側半導体素子群と面対称となって配置されている。
On the
互いに隣り合う第一の電極1a、1b上にそれぞれ配置される上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)は、第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する。第二の電極2は、T字型の断面形状を有して、互いに隣接する上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)を跨ぐように配置される。即ち、第二の電極2の天板部2bが、半導体素子4a(5a)上及び半導体素子4b(5b)上に配置される。絶縁部材9、第一の電極1、電導性接合部材8、半導体素子4、第二の電極2の天板部2bが、パワーモジュールの実装されるケース表面(実装面)に垂直な方向に積層されている。
The upper arm
隣り合う第一の電極1a、1c上にそれぞれ配置される下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)は、第三の電極3の脚部3aを挟んで隣接して対向する。第三の電極3は、T字型の断面形状を有して、互いに隣接する下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)を跨ぐように配置される。即ち、第三の電極3の天板部3bが、半導体素子6a(7a)上及び半導体素子6c(7c)上に配置される。絶縁部材9、第一の電極1、電導性接合部材8、半導体素子6、第三の電極3の天板部3bが、パワーモジュールの実装されるケース表面(実装面)に垂直な方向に積層されている。
The lower arm
第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する上アーム側のスイッチング用半導体素子4の対と、第三の電極3の脚部3aを挟んで対向する下アーム側のスイッチング用半導体素子6の対とが、配列方向において交互に配置される。同様に、第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する上アーム側の還流電流用半導体素子5の対と、第三の電極3の脚部3aを挟んで対向する下アーム側の還流電流用半導体素子7の対とが、配列方向において交互に配置される。
The pair of switching
第二の電極2の脚部2aが、第一の電極1a、1bの間でケース10の内壁に向かって延在し、絶縁部材9を介してケース10に接触又は接合している。第三の電極3の脚部3aが、第一の電極1a、1cの間でケース10の内壁に向かって延在し、絶縁部材9を介してケース10に接触又は接合している。
The
上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)の一方の側(ケース側)では、第一の電極1a、1bが伝熱経路となり、半導体素子4a、4b(5a、5b)の熱をケース10へ伝達する。上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)の他方の側(ケースと反対側)では、第二の電極2の天板部2bが伝熱経路となり、半導体素子4a、4b(5a、5b)の熱を脚部2aを経てケース10へ伝達する。従って、半導体素子4a、4b(5a、5b)の両側から熱が、ケース10へ伝達できる。
On one side (case side) of the
また、第一の電極1a、1cが伝熱経路となり、下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)の一方の側(ケース側)から、半導体素子6a、6c(7a、7c)の熱をケース10へ伝達できる。第三の電極3の天板部3bと脚部3aが伝熱経路となり、下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)の他方の側(ケースと反対側)から、半導体素子6a、6c(7a、7c)の熱をケース10へ伝達できる。従って、半導体素子6a、6c(7a、7c)の両側から熱が、ケース10へ伝達できる。
Further, the
なお、仮に、図3(a)(b)のように、第一の電極1a上に配置される上アーム側の半導体素子4aと、隣の第一の電極1b上に配置される下アーム側の半導体素子6bが対向する場合、第二の電極2は、半導体素子4aと半導体素子6bの共通電極にすることはできない。個別の第二の電極2が、半導体素子4a用と半導体素子6b用に設けられる。また、仮に、第一の電極1a上に配置される下アーム側の半導体素子6aと、隣の第一の電極1c上に配置される上アーム側の半導体素子4cが対向する場合、第三の電極3は、半導体素子6aと半導体素子4cの共通電極にすることはできない。個別の第三の電極3が、半導体素子6a用と半導体素子4c用に設けられる。このため、この場合、半導体素子4a用の第二の電極2と半導体素子6b用の第二の電極2の間に隙間が生じる。半導体素子6a用の第三の電極3と半導体素子4c用の第三の電極3の間に隙間が生じる。故に、半導体素子の他方の側(ケースと反対側)からケース10への伝熱経路が狭まり、伝熱特性が悪化する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the upper arm
従って、本実施形態では、図1(a)のように、第一の電極1a上に配置される上アーム側の半導体素子4aと、隣の第一の電極1b上に配置される上アーム側の半導体素子4bは、対向するように配置されている。これにより、第二の電極2は、半導体素子4aと半導体素子4bの共通電極にでき、半導体素子の他方の側(ケースと反対側)からケース10への伝熱特性が向上する。また、第一の電極1a上に配置される下アーム側の半導体素子6aと、隣の第一の電極1c上に配置される下アーム側の半導体素子6cは、対向するように配置されている。これにより、第三の電極3は、半導体素子6aと半導体素子6cの共通電極にでき、半導体素子の他方の側(ケースと反対側)からケース10への伝熱特性が向上する。
Accordingly, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the upper arm
―作用効果−
本実施形態によると、一つの第一電極上1aの半導体素子は、隣接する他の第一電極1b(又は1c)上の半導体素子と対向する。双方の第一電極1a、1b(又は1c)の半導体素子を跨ぐように、第二電極2(又は第三電極3)が配置される。第二電極2(又は第三電極3)は、双方の第一電極の間で、ケースの内壁に向かって延在する部分(脚部2a又は3a)を有し、絶縁部材9を介してケース10の内壁と接合される。従って、半導体素子からケース10への伝熱経路が拡大することにより伝熱特性が良好になり、電力変換機の半導体素子の冷却効率(冷却性能)が向上する。
-Effects-
According to the present embodiment, a semiconductor element on one
第一の電極1a上に配置される上アーム側の半導体素子4aと、隣の第一の電極1b上に配置される上アーム側の半導体素子4bは、対向するように配置されている。第一の電極1a上に配置される下アーム側の半導体素子6aと、隣の第一の電極1c上に配置される下アーム側の半導体素子6cは、対向するように配置されている。これにより、第二の電極2は、半導体素子4aと半導体素子4bの共通電極にでき、第三の電極3は、半導体素子6aと半導体素子6cの共通電極にでき、伝熱特性がさらに向上する。
The upper arm
各半導体素子及び各電極は、ケース10の実装面に対して、平行に配置される。このため、効率よく熱をケース10に伝熱でき、電力変換機を大型化することなく半導体素子の冷却性能を満足できる。
Each semiconductor element and each electrode are arranged in parallel to the mounting surface of the
<第二実施形態>
第二実施形態において、図4(a)(b)のように、平板状の各半導体素子(半導体素子チップ)及び平板状の各電極は、前記ケースの実装面に対して、垂直に配置される。また、第一の電極1、電導性接合部材8、半導体素子4、6、第二又は第三の電極2、3は、パワーモジュールの実装されるケース表面(実装面)に平行な方向に積層されている。他の構成は、第一実施形態と同様である。
<Second embodiment>
In the second embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the flat semiconductor elements (semiconductor element chips) and the flat electrodes are arranged perpendicular to the mounting surface of the case. The The
第一の電極1は、上アーム側のスイッチング用半導体素子4(第一の半導体素子)と下アーム側のスイッチング用半導体素子6(第三の半導体素子)の間に挟まれて配置される。上アーム側のスイッチング用半導体素子4と上アーム側の還流電流用半導体素子5(第二の半導体素子)は、第一の電極1の一方の面に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。下アーム側のスイッチング用半導体素子6と下アーム側の還流電流用半導体素子7(第四の半導体素子)は、第一の電極1の他方の面に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。
The
隣り合う第一の電極1a、1b上にそれぞれ配置される上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)は、第二の電極2を挟んで対向する。隣り合う第一の電極1a、1c上にそれぞれ配置される下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)は、第三の電極3を挟んで隣接して対向する。第一、第二、及び第三の電極1、2、3は、絶縁部材9を介して、ケース10に接触又は接合している。第二の電極2は、第一の電極1a、1bの間で、ケース10の内壁に向かって延在する。第三の電極3は、第一の電極1a、1cの間で、ケース10の内壁に向かって延在する。
The upper arm
第二の電極2は、互いに隣接する上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)を跨ぐように配置される。即ち、第二の電極2が、半導体素子4a(5a)上及び半導体素子4b(5b)上に配置される。
The
第三の電極3は、互いに隣接する下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)を跨ぐように配置される。即ち、第三の電極3が、半導体素子6a(7a)上及び半導体素子6c(7c)上に配置される。
The
本実施形態によると、各半導体素子及び各電極は、前記ケースの実装面に対して、垂直に配置される。このため、半導体素子の冷却性能を満足しつつ、電力変換機を小型化できる。 According to this embodiment, each semiconductor element and each electrode are arranged perpendicular to the mounting surface of the case. For this reason, a power converter can be reduced in size, satisfying the cooling performance of a semiconductor element.
<第三実施形態>
第三実施形態において、図5のように、パワーモジュール18が、モータ50の軸方向に垂直な壁面10bに取り付けられる。壁面10bは、ケース10の軸端の蓋部10c(軸端部)の内面である。ケース10は、モータ50と電力変換機100を収容する。
<Third embodiment>
In the third embodiment, as shown in FIG. 5, the
図5において、パワーモジュール18は、第一の電極1側において絶縁部材9を介してケース10の軸端の蓋部10cの裏に接合されている。パワーモジュール18は、スイッチング用半導体素子の動作を制御するモータドライバ回路基板11と接続している。第一の電極1はモータコイル13に接続する。第二の電極2は直流電源の正極側に接続する。第三の電極3は、直流電源の負極側に接続する。
In FIG. 5, the
ケース10の側部の内周面には、ステータ14が接合される。ロータ15及びシャフト16が、空隙を介して、ステータ14内に配置されている。シャフト16は、ベアリング17を介してケース10に回転可能に支持されている。
A
図6(a)は、モータ側から軸方向に電力変換機100を見た図である。第一実施形態の図1(a)では、第一の電極1、第二の電極2、第三の電極3、半導体素子4、6は、直線状に配置されている。しかし、第三実施形態において、図6(a)のように、第一の電極1、第二の電極2、第三の電極3、半導体素子4、6(又は半導体素子5、7)は、モータ50の円周方向に沿って配置される。第一の電極1はケース10に近い側に配置され、第二の電極2はケース10に遠い側に配置される。
Fig.6 (a) is the figure which looked at the
発熱量の大きい上アーム側のスイッチング用半導体素子4は、発熱量(ワット:W)の小さい上アーム側の還流電流用半導体素子5よりも、半径方向外側に配置される。即ち、スイッチング用半導体素子4は、ケース10の軸端蓋部10cの外周側に配置され、還流電流用半導体素子5は、軸端蓋部10cの内周側に配置される。
The switching
また、発熱量の大きい下アーム側のスイッチング用半導体素子6は、発熱量の小さい下アーム側の還流電流用半導体素子7よりも、半径方向外側に配置される。即ち、スイッチング用半導体素子6は、ケース10の軸端蓋部10cの外周側に配置され、還流電流用半導体素子7は、軸端蓋部10cの内周側に配置される。
In addition, the switching
図6(b)のように、第一実施形態と同様に、第一の電極1が伝熱経路となり、半導体素子4、6の一方の側(ケース側)から、半導体素子4、6の熱をケース10へ伝達できる。第二の電極2と第三の電極3が伝熱経路となり、半導体素子4、6の他方の側(ケースと反対側)から、半導体素子4、6の熱をケース10へ伝達できる。従って、半導体素子4、6の熱が、両側からケース10へ伝達できる。
As shown in FIG. 6B, as in the first embodiment, the
本実施形態によると、各半導体素子及び各電極は、回転電機の軸方向に垂直なケースの壁面10bに実装される。これにより、電力変換機は、モータからの熱の影響を受けにくくなる。電極上で、発熱量の大きい半導体素子が、発熱量の小さい他の半導体素子より、回転電機の半径方向に関して外側に配置される。このように実装面積の大きい外周部に発熱の大きい半導体素子を配置しているので、半導体素子さらには電力変換機を効率よく冷却できる。
According to this embodiment, each semiconductor element and each electrode are mounted on the
<第四実施形態>
第四実施形態において、第三実施形態と異なり、第二の電極2と第三の電極3はケース10に近い側に配置され、第一の電極1はケース10から遠い側に配置される。他の構成は、第三実施形態と同様である。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, unlike the third embodiment, the
図7において、パワーモジュール18は、第二と第三の電極2、3側において絶縁部材9を介してケース10の軸端の蓋部10c(軸端部)の裏に接合されている。パワーモジュール18は、モータドライバ回路基板11と接続されている。第一の電極1はモータコイル13に接続する。第二の電極2は、直流電源の正極側に接続する。第三の電極3は、直流電源の負極側に接続する。
In FIG. 7, the
ケース10の内周部には、ステータ14が接合される。ロータ15及びシャフト16が、空隙を介して、ステータ14内に配置されている。シャフト16は、ベアリング17を介してケース10に回転可能に支持されている。
A
図8(a)は、モータ側から軸方向に電力変換機100を見た図である。第一の電極1、第二の電極2、第三の電極3、半導体素子4、6(又は半導体素子5、7)は、モータ50の円周方向に沿って配置される。
FIG. 8A is a diagram of the
発熱量の大きい上アーム側のスイッチング用半導体素子4は、発熱量の小さい上アーム側の還流電流用半導体素子5よりも、半径方向外側に配置される。即ち、スイッチング用半導体素子4は、ケース10の軸端蓋部10cの外周側に配置され、還流電流用半導体素子5は、内周側に配置される。
The switching
また、発熱量の大きい下アーム側のスイッチング用半導体素子6は、発熱量の小さい下アーム側の還流電流用半導体素子7よりも、半径方向外側に配置される。即ち、スイッチング用半導体素子6は、ケース10の軸端蓋部10cの外周側に配置され、還流電流用半導体素子7は、内周側に配置される。
In addition, the switching
図8(b)のように、第二の電極2と第三の電極3が伝熱経路となり、半導体素子4、6の一方の側(ケース側)から、半導体素子4、6の熱をケース10へ伝達できる。
As shown in FIG. 8B, the
第一の電極1は、第二の電極2と第三の電極3と接触していない。しかし、第一の電極1から第二の電極2と第三の電極3への熱輻射により、第一の電極1、第二の電極2と第三の電極3が伝熱経路となる。故に、半導体素子4、6の他方の側(ケースと反対側)からも、半導体素子4、6の熱をケース10へ伝達できる。従って、半導体素子4、6の両側から熱が、ケース10へ伝達できる。
The
本実施形態によると、第三実施形態と同じく、電力変換機は、モータからの熱の影響を受けにくくなる。さらに実装面積の大きい外周部に発熱の大きい半導体素子を配置しているので、半導体素子さらには電力変換機を効率よく冷却できる。 According to this embodiment, as in the third embodiment, the power converter is less susceptible to the heat from the motor. Furthermore, since the semiconductor element generating a large amount of heat is disposed on the outer peripheral portion having a large mounting area, the semiconductor element and further the power converter can be efficiently cooled.
<第五実施形態>
第五実施形態において、図9のように、第三実施形態と異なり、パワーモジュール18が、モータ50の軸方向に平行な壁面10dに取り付けられる。壁面10dは、ケース10の円筒状側部10eの内周面である。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 9, unlike the third embodiment, the
パワーモジュール18は、第二と第三の電極側2、3において、ケース10の円筒状側部10eの内周面(内壁)に絶縁部材9を介して接合されている。また、パワーモジュール18は、モータドライバ回路基板11と接続している。第一の電極1はモータコイル13に接続する。第二の電極2は直流電源の正極側に接続する。第三の電極3は、直流電源の負極側に接続する。
The
ケース10の側部の内周面には、ステータ14が接合される。ロータ15及びシャフト16が、空隙を介して、ステータ14内に配置されている。シャフト16は、ベアリング17を介してケース10に回転可能に支持されている。第二の電極2と第三の電極3は、ケース10の側部10eに近い側に配置され、第一の電極1はケース10の側部10eから遠い側に配置される。
A
発熱量の小さい還流電流用半導体素子5、7は、発熱する回転電機側に配置され、発熱量の大きいスイッチング用半導体素子4、6は、発熱する回転電機とは逆側に配置される。
The circulating
なお、図10のように、図9と異なり、第二の電極2と第三の電極3は、ケース10の側部10eから遠い側に配置され、第一の電極1はケース10の側部10eに近い側に配置されてよい。この場合、パワーモジュール18の第一の電極側1は、ケース10の円筒状側部10eの内周面に絶縁部材9を介して接合されている。
10, unlike FIG. 9, the
本実施形態によると、各半導体素子及び各電極は、回転電機の軸方向に平行なケースの壁面に実装されるため、放熱面積を大きくできる。発熱量の大きい半導体素子は、回転電機とは逆側に配置され、発熱量の小さい半導体素子は回転電機側に配置されるため、冷却効率が向上する。 According to this embodiment, since each semiconductor element and each electrode are mounted on the wall surface of the case parallel to the axial direction of the rotating electrical machine, the heat dissipation area can be increased. Since the semiconductor element having a large amount of heat generation is disposed on the side opposite to the rotating electric machine, and the semiconductor element having a small amount of heat generation is disposed on the rotating electric machine side, the cooling efficiency is improved.
<第六実施形態>
第六実施形態において、図11(a)(b)のように、上アーム側の半導体素子4、5と、下アーム側の半導体素子6、7が、第一の電極1の片面に直接もしくは電導性接合部材8を介して接合される。上アーム側の半導体素子4、5は、直接もしくは電導性接合部材を介して上アーム側の第二の電極2と接合される。下アーム側の半導体素子6及び半導体素子7は、直接もしくは電導性接合部材を介して、下アーム側の第三の電極3に接合される。
<Sixth embodiment>
In the sixth embodiment, as shown in FIGS. 11A and 11B, the upper arm
第一の電極1の上で、スイッチング用半導体素子群(第一の半導体素子4と第三の半導体素子6)と、電流還流用半導体素子群(第二の半導体素子5と第四の半導体素子7)が、配列方向に配置される。一つの第一の電極1上の上アーム側半導体素子群と下アーム側半導体素子群は、隣接する他の第一の電極1上の上アーム側半導体素子群と下アーム側半導体素子群と、面対称となって配置されている。
On the
互いに隣り合う第一の電極1a、1b上にそれぞれ配置される上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)は、第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する。第二の電極2は、互いに隣接する上アーム側の半導体素子4a、4b(5a、5b)を跨ぐように配置される。即ち、第二の電極2の天板部2bが、半導体素子4a(5a)上及び半導体素子4b(5b)上に配置される。絶縁部材9、第一の電極1、電導性接合部材8、半導体素子4、第二の電極2の天板部2bが、パワーモジュールの実装されるケース表面(実装面)に垂直な方向に積層されている。
The upper arm
隣り合う第一の電極1a、1c上にそれぞれ配置される下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)は、第三の電極3の脚部3aを挟んで隣接して対向する。第三の電極3は、互いに隣接する下アーム側の半導体素子6a、6c(7a、7c)を跨ぐように配置される。即ち、第三の電極3の天板部3bが、半導体素子6a(7a)上及び半導体素子6c(7c)上に配置される。絶縁部材9、第一の電極1、電導性接合部材8、半導体素子6、第三の電極3の天板部3bが、パワーモジュールの実装されるケース表面(実装面)に垂直な方向に積層されている。
The lower arm
第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する上アーム側の第一半導体素子4の対と、第二の電極2の脚部2aを挟んで対向する上アーム側の第二半導体素子5の対とが、配列方向において交互に配置される。第三の電極3の脚部3aを挟んで対向する下アーム側の第三半導体素子6の対と、第三の電極3の脚部3aを挟んで対向する下アーム側の第四半導体素子7の対とが、配列方向において交互に配置される。
The pair of
第二の電極2の第一の電極1a、1b(1a、1c)の間の脚部2aが、ケース10の内壁に向かって延在し、絶縁部材9を介してケース10に接触又は接合している。第三の電極3の第一の電極1a、1c(1a、1b)の間の脚部3aが、ケース10の内壁に向かって延在し、絶縁部材9を介してケース10に接触又は接合している。
The
本実施形態によると、複数の第一電極1上の全ての第一と第二の半導体素子4、5が直線状に配置され、全ての第一と第二の半導体素子を跨ぐように、第二電極2が配置される。複数の第一電極1上の全ての第三と第四の半導体素子が直線状に配置され、全ての第三と第四の半導体素子6、7を跨ぐように、第三電極3が配置される。単一の第二電極2と単一の第三電極3を設ければよいため、電力変換機の構造が簡便になり、製造が容易になる。
According to the present embodiment, all the first and
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention. .
1 第一電極
2 第二電極
3 第三電極
4 第一の半導体素子
5 第二の半導体素子
6 第三の半導体素子
7 第四の半導体素子
9 絶縁部材
10 ケース
18 パワーモジュール
50 回転電機
100 電力変換機
DESCRIPTION OF
Claims (7)
複数の第一電極と、
各第一電極に接合されるスイッチング用の第一の半導体素子と、
各第一電極に接合される還流電流用の第二の半導体素子と、
前記第一の半導体素子及び前記第二の半導体素子に接合される第二電極と、を備え、
一つの第一電極上の少なくとも一つの半導体素子は、隣接する他の第一電極上の少なくとも一つの半導体素子と対向し、双方の第一電極の第一と第二の半導体素子を跨ぐように、前記第二電極が配置され、
前記第二電極は、前記双方の第一電極の間で、前記ケースに向かって延在する部分を有し、前記絶縁部材を介して前記ケースの内壁と接合されることを特徴とする電力変換機。 A power converter that is mounted on a case in which a rotating electrical machine is housed via an insulating member,
A plurality of first electrodes;
A first semiconductor element for switching joined to each first electrode;
A second semiconductor element for reflux current joined to each first electrode;
A second electrode joined to the first semiconductor element and the second semiconductor element,
At least one semiconductor element on one first electrode is opposed to at least one semiconductor element on another adjacent first electrode, and straddles the first and second semiconductor elements of both first electrodes. The second electrode is disposed;
The second electrode has a portion extending toward the case between the first electrodes, and is joined to an inner wall of the case via the insulating member. Machine.
前記第一電極及び前記第二電極上で、前記第一の半導体素子と前記第二の半導体素子のうち発熱量の大きい一方が、発熱量の小さい他方より、前記回転電機の半径方向に関して外側に配置されることを特徴とする請求項2又は3に記載の電力変換機。 Each semiconductor element and each electrode are mounted on the wall surface of the case perpendicular to the axial direction of the rotating electrical machine,
On the first electrode and the second electrode, one of the first semiconductor element and the second semiconductor element that has a larger calorific value is on the outer side in the radial direction of the rotating electrical machine than the other that has a smaller calorific value. The power converter according to claim 2 or 3, wherein the power converter is arranged.
前記第一電極及び前記第二電極上で、前記第一半導体素子と前記第二半導体素子のうち発熱量の小さい一方は、前記回転電機側に配置され、発熱量の大きい他方は、前記回転電機とは逆側に配置されることを特徴とする請求項2又は3に記載の電力変換機。 Each semiconductor element and each electrode are mounted on the wall surface of the case parallel to the axial direction of the rotating electrical machine,
On the first electrode and the second electrode, one of the first semiconductor element and the second semiconductor element that has a small heat generation amount is disposed on the rotating electrical machine side, and the other that has a large heat generation amount is the rotating electrical machine. The power converter according to claim 2, wherein the power converter is disposed on a side opposite to the power converter.
前記電力変換機は、
各第一電極に接合される下アーム側のスイッチング用の第三の半導体素子と、
各第一電極に接合される下アーム側の還流電流用の第四の半導体素子と、
下アーム側の第三の半導体素子及び第四の半導体素子と接合される第三電極と、を備え、
前記一つの第一電極上の下アーム側の少なくとも一つの半導体素子は、隣接する他の第一電極上の下アーム側の少なくとも一つの半導体素子と対向し、対向する下アーム側の第三と第四の半導体素子を跨ぐように、前記第三電極が配置され、
第三電極は、互いに隣接する第一電極の間で、前記ケースに向かって延在する部分を有し、前記絶縁部材を介して前記ケースと接合されることを特徴とする請求項1に記載の電力変換機。 The first semiconductor element and the second semiconductor element are upper arm side semiconductor elements,
The power converter is
A third semiconductor element for switching on the lower arm side joined to each first electrode;
A fourth semiconductor element for reflux current on the lower arm side joined to each first electrode;
A third electrode joined to the third semiconductor element and the fourth semiconductor element on the lower arm side, and
At least one semiconductor element on the lower arm side on the one first electrode is opposed to at least one semiconductor element on the lower arm side on the other adjacent first electrode, The third electrode is disposed so as to straddle the fourth semiconductor element,
The third electrode has a portion extending toward the case between the first electrodes adjacent to each other, and is joined to the case via the insulating member. Power converter.
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