JP6075214B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
ケースは、複数の半導体モジュールをそれぞれ収容する上段収容部、中段部及び下段収容部を有しており、上段収容部と中段部との間には、隔壁が形成されている。
上記の電力変換装置においては、冷却水路から漏れ出た冷媒が全て溝から外部へ排出されればよいが、ケース内の他の箇所へ冷媒が漏出すると、主電極端子同士が短絡することも考えられる。この場合、電力変換装置から、接続された電気回路へと定格以上の電流が流れようとするため、両者の間に配されたヒューズが溶断する。そのため、電力変換装置の修理、交換に加えて、ヒューズの交換を行う必要が生じる。
該半導体ユニットを収容する導電性を備えるケースと、
上記半導体ユニットと対向するように、該半導体ユニットの下方に配されたベースプレートと、
該ベースプレートと上記半導体モジュールとの間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記冷却チューブから上記冷媒が漏出した場合には上記ベースプレート上に上記冷媒が滞留するよう構成され、
上記半導体モジュールにおける複数の主電極端子のうち、正極端子、負極端子、又は出力端子のいずれか1つが、他の主電極端子よりも、上記ベースプレートに向かって突出した突出部を備えており、
上記ベースプレートにおける上記半導体ユニットとの対向面には、上記半導体ユニットに向かって、板状のリブが少なくとも1つ立設していることを特徴とする電力変換装置にある。
また、本発明の第2の態様は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、内部に冷媒を流通させる冷却チューブを備え上記半導体モジュールを冷却する冷却装置とを有する半導体ユニットと、
該半導体ユニットを収容する導電性を備えるケースと、
上記半導体ユニットと対向するように、該半導体ユニットの下方に配されたベースプレートと、
該ベースプレートと上記半導体モジュールとの間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記冷却チューブから上記冷媒が漏出した場合には上記ベースプレート上に上記冷媒が滞留するよう構成され、
上記半導体モジュールにおける複数の主電極端子のうち、正極端子、負極端子、又は出力端子のいずれか1つが、他の主電極端子よりも、上記ベースプレートに向かって突出した突出部を備えており、
上記突出部は、上記ベースプレートの、上記半導体ユニットとの対向面に沿うように延設された拡大検出部を有していることを特徴とする電力変換装置にある。
すなわち、上記電力変換装置の上記冷却装置において、冷媒の漏出が発生した際に、漏出した冷媒は下方に落下する。そして、落下した冷媒は、上記半導体ユニットの下方に対向して配された、上記ベースプレート上に滞留する。
上記電力変換装置にかかる実施例について、図1〜図4を参照して説明する。
図1〜図3に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体ユニット10と、半導体ユニット10を収容する導電性を備えるケース4と、半導体ユニット10と対向するように、半導体ユニット10の下方に配されたベースプレート42と、ベースプレート42と半導体モジュール2との間における通電を検出する通電検出手段(図示略)とを有している。
半導体ユニット10は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール2と、内部に冷媒を流通させる冷却チューブ31を備え半導体モジュール2を冷却する冷却装置3とを有している。
半導体モジュール2における3つの主電極端子23のうち、正極端子24は、他の主電極端子23よりも、ベースプレート42に向かって突出した突出部241を備えている。
本例においては、図1及び図2に示すごとく、半導体モジュール2と冷却装置3の冷却チューブ31とが積層された方向を積層方向X、冷却チューブ31の長手方向を横方向Y、また、積層方向X及び横方向Yの両方に対して直交する方向を高さ方向Zとして、以下説明する。
また、積層方向Xにおいて、冷媒導入管341及び冷媒排出管342がケース4から突出した先端部側を前方とし、反対側を後方とする。また、高さ方向Zにおいて、後述するDC−DCコンバータが配される側を下方とし、反対側を上方とする。
図1〜図3に示すごとく、電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2を備えた半導体ユニット10と、半導体ユニット10と共に電力変換回路を構成する電子部品6と、直流電圧を変圧するための補助電源装置51と、補助電源装置51を冷却する補助冷却装置52と、これらを内包するケース4とを有している。
コンデンサ配置孔44は、積層方向Xに並んで配されたリアクトル配置部43及びコンデンサ配置孔44の横方向Yに形成されている。コンデンサ配置孔44は、長手方向が積層方向Xとなる略長方形状をなしている。コンデンサ配置孔44に挿通配置されたコンデンサ61は、上方側が上段収容部401に配され、下方側が下段収容部402に配される。
前方壁部411には、補助冷媒流路53と連通した補助冷媒導入口533及び補助冷媒排出口534が形成されており、補助冷媒導入口533から積層方向Xに沿って後方側に延びる往路531と、リアクトル配置部43の下方において往路531から折り返して補助冷媒導入口533へと延びる復路532とを有している。したがって、補助冷媒流路53内に冷媒を流通させることにより、ベースプレート42によって補助電源装置51を冷却することができる。つまり、ベースプレート42が、補助電源装置51を冷却する補助冷却装置52をなしている。
また、本例においては、ベースプレート42によって、リアクトル配置部43に配されたリアクトル62に対しても冷却効果を得ることができる。
本体部21から上方に延びるよう形成された制御端子22は、制御回路基板7と接続されており、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。
尚、負極端子25及び出力端子26の先端部は、いずれも外側リブ461及び内側リブ463の先端部よりも半導体ユニット10側の位置に配されている。
電力変換装置1においては、ベースプレート42と突出部241を備えた主電極端子23とを備えている。そのため、主電極端子23同士の短絡が生じる前に、通電検出手段によって、半導体モジュール2とケース4との間における漏電を早期に検出することができる。
すなわち、電力変換装置1の冷却装置3において、冷媒の漏出が発生した際に、漏出した冷媒は下方に落下する。そして、落下した冷媒は、半導体ユニット10の下方に対向して配された、ベースプレート42上に滞留する。
また、本例においては、半導体ユニット10を構成するすべての半導体モジュール2の正極端子24に突出部241を形成したが、これに限るものではなく、一部の半導体モジュール2の正極端子24に突出部241を形成してもよい。また、正極端子24に突出部241を形成したが、負極端子25又は出力端子26に突出部241を形成してもよい。
本例は、実施例1における電力変換装置1の構造を一部変更した例である。
図5に示すごとく、本例の突出部241は、主電極端子23から延設された突出本体部243と、突出本体部243から横方向Y両側に延設された拡大検出部242とを有している。
拡大検出部242は、ベースプレート42における対向面45に沿うように、ベースプレート42に対して一定の間隔を介して配されている。尚、本例に示す突出部241は、主電極端子23と別体で形成されたものを接合してある。
尚、本例又は本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
10 半導体ユニット
2 半導体モジュール
23 主電極端子
24 正極端子
241 突出部
25 負極端子
26 出力端子
3 冷却装置
31 冷却チューブ
4 ケース
42 ベースプレート
Claims (6)
- スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、内部に冷媒を流通させる冷却チューブ(31)を備え上記半導体モジュール(2)を冷却する冷却装置(3)とを有する半導体ユニット(10)と、
該半導体ユニット(10)を収容する導電性を備えるケース(4)と、
上記半導体ユニット(10)と対向するように、該半導体ユニット(10)の下方に配されたベースプレート(42)と、
該ベースプレート(42)と上記半導体モジュール(2)との間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記冷却チューブ(31)から上記冷媒が漏出した場合には上記ベースプレート(42)上に上記冷媒が滞留するよう構成され、
上記半導体モジュール(2)における複数の主電極端子(23)のうち、正極端子(24)、負極端子(25)、又は出力端子(26)のいずれか1つが、他の主電極端子(23)よりも、上記ベースプレート(42)に向かって突出した突出部(241)を備えており、
上記ベースプレート(42)における上記半導体ユニット(10)との対向面(45)には、上記半導体ユニット(10)に向かって、板状のリブ(46、461、462、463)が少なくとも1つ立設していることを特徴とする電力変換装置(1)。 - 上記ベースプレート(42)の上記対向面(45)に直交する方向から見たとき、上記リブ(46、461、462、463)は、上記突出部(241)を有する主電極端子(23)を囲うように周状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置(1)。
- 上記リブ(46、461、462、463)の先端部は、上記突出部(241)における上記ベースプレート(42)側に配された先端部よりも、上記半導体ユニット(10)側の位置に配されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置(1)。
- 上記突出部(241)は、上記ベースプレート(42)の上記対向面(45)に沿うように延設された拡大検出部(242)を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、内部に冷媒を流通させる冷却チューブ(31)を備え上記半導体モジュール(2)を冷却する冷却装置(3)とを有する半導体ユニット(10)と、
該半導体ユニット(10)を収容する導電性を備えるケース(4)と、
上記半導体ユニット(10)と対向するように、該半導体ユニット(10)の下方に配されたベースプレート(42)と、
該ベースプレート(42)と上記半導体モジュール(2)との間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記冷却チューブ(31)から上記冷媒が漏出した場合には上記ベースプレート(42)上に上記冷媒が滞留するよう構成され、
上記半導体モジュール(2)における複数の主電極端子(23)のうち、正極端子(24)、負極端子(25)、又は出力端子(26)のいずれか1つが、他の主電極端子(23)よりも、上記ベースプレート(42)に向かって突出した突出部(241)を備えており、
上記突出部(241)は、上記ベースプレート(42)の、上記半導体ユニット(10)との対向面(45)に沿うように延設された拡大検出部(242)を有していることを特徴とする電力変換装置(1)。 - 上記ケース(4)における上記ベースプレート(42)よりも下方には、補助電源装置(51)と該補助電源装置(51)を冷却するための補助冷却装置(52)とが配されており、上記補助冷却装置(52)は、冷媒を流通する補助冷媒流路(53)を備えており、該補助冷媒流路(53)における天井面(535)の少なくとも一部が、上記ベースプレート(42)の上記対向面(45)によって形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
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