JP6136760B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、筐体内に冷媒流路を備えた電力変換装置に関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両には、直流電力を交流電力に変換するインバータ、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するコンバータ等の電力変換器が搭載されている。例えば、特許文献１には、インバータとコンバータとを一体的に構成してなる電力変換装置が開示されている。

インバータ、コンバータ等の電力変換器は、大電流が流れるために発熱量が大きく、これらの温度上昇を抑制する必要がある。そのため、特許文献１の電力変換装置には、インバータを冷却するための冷却器と、コンバータを冷却するための冷媒流路が設けられている。これにより、インバータ及びコンバータの温度上昇を抑制している。

また、引用文献１の電力変換装置の筐体は、インバータとコンバータとを仕切る仕切部を有し、該仕切部に、コンバータを冷却するための冷媒流路を設けている。これにより、コンバータ用の冷媒流路によって、インバータの周囲の雰囲気温度をも低下させて、インバータの冷却効率を向上させている。

特開２０１２−２１７３１６号公報

しかしながら、引用文献１に記載の電力変換装置のように、仕切部に設けた冷媒流路によって、コンバータ、インバータ、或いはこれらの構成部品など、電力変換回路を構成する複数の構成ユニットを冷却する場合、各構成ユニットを効率的に冷却することが困難となるおそれがある。つまり、各構成ユニットは、仕切部の一方面側と片方面側のいずれかに配置されることとなり、その配置の自由度が小さい。そのため、冷却したい構成ユニットが３個以上存在する場合、これらのすべてを、冷媒流路に対して適切な位置や姿勢で配置することが困難となりやすい。また、構成ユニットの冷却に寄与し難い位置に冷媒流路の一部が配置されることにより、全体としての冷媒効率を向上させ難い場合もある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、３個以上の構成ユニットを効率的に冷却することができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニットと、
該３個以上の構成ユニットを内側に収容する筐体と、
該筐体内において冷却媒体を流通させる冷媒流路とを備え、
上記３個以上の構成ユニットは、上記冷媒流路に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニットとして、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュールを有する半導体ユニットと、上記半導体モジュールに接続されたコンデンサとを有し、
上記半導体ユニットは、上記半導体モジュールと、該半導体モジュールに接触した冷却器とからなり、
上記冷却器は、上記半導体モジュールを両主面から冷却する複数の冷却管を有し、上記半導体ユニットは、上記半導体モジュールと上記冷却管とを積層してなることを特徴とする電力変換装置にある。
本発明の第２の態様は、電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニットと、
該３個以上の構成ユニットを内側に収容する筐体と、
該筐体内において冷却媒体を流通させる冷媒流路とを備え、
上記３個以上の構成ユニットは、上記冷媒流路に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニットとして、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュールを有する半導体ユニットと、上記半導体モジュールに接続されたコンデンサとを有し、
上記半導体ユニットは、上記半導体モジュールと、該半導体モジュールに接触した冷却器とからなり、
さらに、上記構成ユニットとして、上記インバータにおける直流入力側に接続されたリアクトルを有し、該リアクトルは、上記冷却器によって冷却されるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置にある。
本発明の第３の態様は、電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニットと、
該３個以上の構成ユニットを内側に収容する筐体と、
該筐体内において冷却媒体を流通させる冷媒流路とを備え、
上記３個以上の構成ユニットは、上記冷媒流路に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニットとして、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュールを有する半導体ユニットと、上記半導体モジュールに接続されたコンデンサとを有し、
上記半導体ユニットは、上記半導体モジュールと、該半導体モジュールに接触した冷却器とからなり、
上記冷却器と上記冷媒流路とは、互いの内部流路が連結されていることを特徴とする電力変換装置にある。

上記電力変換装置においては、３個以上の構成ユニットが、冷媒流路に対して少なくとも３方向に隣接して配置されている。これにより、３個以上の構成ユニットを、冷媒流路に効率的に隣接配置することができる。すなわち、冷媒流路に対して少なくとも３方向にそれぞれ存在する空間を有効利用することで、構成ユニットの配置自由度が向上する。それゆえ、３個以上の構成ユニットを、所望の位置や姿勢で、冷媒流路に対して隣接配置させやすくなる。その結果、各構成ユニットを、冷媒流路に流れる冷却媒体によって、効率的に冷却することができる。

以上のごとく、本発明によれば、３個以上の構成ユニットを効率的に冷却することが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、電力変換装置の断面説明図。 図１のII−II線矢視断面図。 図１のIII−III線矢視断面図。 実施例２における、電力変換装置の断面説明図。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図。 実施例３における、電力変換装置の断面説明図。 図６のVII−VII線矢視断面図。 実施例４における、電力変換装置の断面説明図。 図８のIX−IX線矢視断面図。 実施例５における、電力変換装置の断面説明図。 図１０のXI−XI線矢視断面図。 実施例６における、電力変換装置の断面説明図。 図１２のXIII−XIII線矢視断面図。 実施例７における、電力変換装置の正面説明図。 図１４のXV−XV線矢視断面図。 参考例における、電力変換装置の断面説明図。 図１６のXVII−XVII線矢視断面図。 図１６のXVIII−XVIII線矢視断面図。

上記電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニットとして、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュールを有する半導体ユニットと、上記半導体モジュールに接続されたコンデンサとを有する。これにより、他の構成ユニットと共に、半導体ユニットとコンデンサとを効率よく冷却することができる。なお、上記コンデンサとしては、インバータに入力される直流電力の電圧を平滑化する平滑コンデンサがある。

また、上記コンデンサは、コンデンサ素子と、開放面を備えると共に上記コンデンサ素子を内側に収容したコンデンサケースと、該コンデンサケース内に充填されて上記コンデンサ素子を封止するポッティング樹脂とからなり、該ポッティング樹脂は、上記コンデンサケースの上記開放面に露出したポッティング面を備え、該ポッティング面が上記冷媒流路に対向していることが好ましい。この場合には、上記コンデンサを効率よく冷却することができる。すなわち、ポッティング面が冷媒流路に対向することにより、コンデンサの発熱部であるコンデンサ素子と冷媒流路との間にコンデンサケースが介在しない状態とすることができる。これにより、コンデンサの熱を効率的に冷媒流路へ放熱することができ、コンデンサの効率的な冷却を実現することができる。
また、半導体モジュールとコンデンサとの間の配線を短くすることができ、低インダクタンス化を実現することができる。

また、上記構成ユニットの少なくとも一つは、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであることが好ましい。この場合には、他の構成ユニットと共に、ＤＣ−ＤＣコンバータを効率的に冷却することができる。
また、インバータとＤＣ−ＤＣコンバータとを一体化して、一つのパワーコントロールユニットを構成することにより、全体としての小型化や、電力配線の短縮に伴う電力ロスの低減を実現することができる。

また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載され、車両駆動用の交流モータの駆動電流の生成に用いることができる。

（実施例１）
上記電力変換装置の実施例につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニット１０と、該３個以上の構成ユニット１０を内側に収容する筐体１１と、該筐体１１内において冷却媒体を流通させる冷媒流路１２とを備えている。３個以上の構成ユニット１０は、冷媒流路１２に対して少なくとも３方向に隣接して配置されている。

電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、構成ユニット１０として、インバータの一部を構成する複数個の半導体モジュール２０を有する半導体ユニット２と、半導体モジュール２０に接続されたコンデンサ３とを有する。コンデンサ３は、インバータに入力される直流電力の電圧を平滑化する平滑コンデンサである。

コンデンサ３は、コンデンサ素子３１と、開放面３２１を備えると共にコンデンサ素子３１を内側に収容したコンデンサケース３２と、コンデンサケース３２内に充填されてコンデンサ素子３１を封止するポッティング樹脂３３とからなる。ポッティング樹脂３３は、コンデンサケース３２の開放面３２１に露出したポッティング面３３１を備えている。そして、ポッティング面３３１が冷媒流路１２に対向している。

また、構成ユニット１０の少なくとも一つは、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ４である。すなわち、本例の電力変換装置１は、インバータとＤＣ−ＤＣコンバータ４とが一体化されたパワーコントロールユニットを構成している。
このように、本例の電力変換装置１は、構成ユニット１０として、半導体ユニット２と、コンデンサ３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４とを有する。

図１、図２に示すごとく、半導体ユニット２とＤＣ−ＤＣコンバータ４とは、冷媒流路１２における互いに反対側の面に隣接して配置されている。なお、半導体ユニット２と冷媒流路１２とＤＣ−ＤＣコンバータ４との並び方向を、適宜「高さ方向Ｚ」という。そして、コンデンサ３は、図１、図３に示すごとく、高さ方向Ｚに直交する方向において、冷媒流路１２に隣接している。冷媒流路１２とコンデンサ３との並び方向を、適宜「横方向Ｙ」という。また、高さ方向Ｚと横方向Ｙの双方に直交する方向を、適宜「縦方向Ｘ」という。

コンデンサ３は、ポッティング面３３１の法線方向が横方向Ｙを向くように配置されており、ポッティング面３３１が冷媒流路１２側を向いている。ポッティング面３３１は、半導体ユニット２及びＤＣ−ＤＣコンバータ４に対しても対向している。また、コンデンサ３は、図示しない一対の端子を備えており、該端子はポッティング面３３１から突出している。

半導体ユニット２は、図２、図３に示すごとく、半導体モジュール２０と、半導体モジュール２０に接触した冷却器５とからなる。冷却器５は、半導体モジュール２０を両主面から冷却する複数の冷却管５１を有する。半導体ユニット２は、半導体モジュール２０と冷却管５１とを積層してなる。本例において、半導体ユニット２は、複数の半導体モジュール２０と複数の冷却管５１とを、縦方向Ｘに積層してなる。縦方向Ｘに隣り合う冷却管５１同士は、横方向Ｙの両端部付近において互いに連結されている。そして、冷却器５は、積層方向の一端に配置された冷却管５１に、冷却媒体を導入するための冷媒導入管５２１と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管５２２とを備えている。冷媒導入管５２１及び冷媒排出管５２２は、筐体１１から縦方向Ｘに突出している。

縦方向Ｘに隣り合う冷却管５１の間に、半導体モジュール２０が配設されている。半導体モジュール２０は半導体素子を内蔵してなると共に、図２に示すごとく、高さ方向Ｚの一方に制御端子２１１を突出させ、高さ方向Ｚの他方に主電極端子２１２を突出させている。制御端子２１１は、半導体モジュール２０を制御する制御回路が形成された制御回路基板２２に接続されている。制御回路基板２２は、高さ方向Ｚにおいて、半導体ユニット２における冷媒流路１２と反対側に配置されている。つまり、制御端子２１１は、冷媒流路１２と反対側に突出している。

冷媒流路１２は、筐体１１内において、縦方向Ｘと横方向Ｙとに２次元的に広がるような、略板状に形成されており、アルミニウム等の金属製の流路壁１２０によって形成されている。また、冷媒流路１２にも、冷却媒体を導入、排出するための一対の冷媒導排管１２２が接続されている。一対の冷媒導排管１２２は、横方向Ｙに並んで配されており、それぞれ筐体１１から縦方向Ｘに突出している。本例において、冷媒導排管１２２の突出方向は、冷却器５の冷媒導入管５２１及び冷媒排出管５２２の突出方向と同じである。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、３個の構成ユニット１０（半導体ユニット２、コンデンサ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ４）が、冷媒流路１２に対して３方向に隣接して配置されている。これにより、３個の構成ユニット１０を、冷媒流路１２に効率的に隣接配置することができる。すなわち、冷媒流路１２に対して３方向にそれぞれ存在する空間を有効利用することで、構成ユニット１０の配置自由度が向上する。それゆえ、３個以上の構成ユニット１０を、所望の位置や姿勢で、冷媒流路１２に対して隣接配置させやすくなる。その結果、各構成ユニット１０を、冷媒流路１２に流れる冷却媒体によって、効率的に冷却することができる。

本例の電力変換装置１は、構成ユニット１０として、半導体ユニット２とコンデンサ３とＤＣ−ＤＣコンバータ４とを有する。これにより、筐体１１内のスペースを有効利用しつつ、半導体ユニット２、コンデンサ３及びＤＣ−ＤＣコンバータ４の放熱を効率的に行うことができる。そして、半導体モジュールとコンデンサとの間の配線を短くすることにより、低インダクタンス化を実現することができる。
また、インバータとＤＣ−ＤＣコンバータ４とを一体化して、一つのパワーコントロールユニットを構成することにより、全体としての小型化や、電力配線の短縮に伴う電力ロスの低減を実現することができる。

また、コンデンサ３は、ポッティング面３３１が冷媒流路１２に対向している。これにより、コンデンサ３をポッティング面３３１側から効率的に冷却することができる。すなわち、ポッティング面３３１が冷媒流路１２に対向することにより、コンデンサ３の発熱部であるコンデンサ素子３１と冷媒流路１２との間にコンデンサケース３２が介在しない状態とすることができる。これにより、コンデンサ３の熱を効率的に冷媒流路１２へ放熱することができ、コンデンサ３の効率的な冷却を実現することができる。

また、半導体ユニット２とＤＣ−ＤＣコンバータ４とは、冷媒流路１２における互いに反対側の面に隣接して配置されている。これにより、半導体ユニット２とＤＣ−ＤＣコンバータ４とが、互いに熱干渉することを抑制することができる。また、半導体ユニット２とＤＣ−ＤＣコンバータ４との間における電磁ノイズの影響も抑制することができる。

また、半導体ユニット２は、半導体モジュール２０と冷却器５とからなるため、半導体モジュール２０を効率よく冷却することができる。そして、半導体ユニット２が冷媒流路１２に隣接することで、冷却器５による半導体モジュール２０の冷却を、冷媒流路１２によって補助することができる。

以上のごとく、本例によれば、３個の構成ユニットを効率的に冷却することができる電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図４、図５に示すごとく、電力変換装置１の構成ユニット１０として、半導体ユニット２、コンデンサ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の他に、リアクトル６を筐体１１内に配置した例である。
そして、リアクトル６も、冷媒流路１２に隣接して配置されている。リアクトル６は、半導体ユニット２に対して、縦方向Ｘにおける冷媒導入管５２１及び冷媒排出管５２２と反対側に隣接して配置されている。これにより、リアクトル６は、半導体ユニット２の冷却器５によっても冷却されるよう構成されている。

また、リアクトル６は、インバータにおける直流入力側に接続されている。そして、電源からインバータへ供給される直流電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータの一部を構成している。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、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。

本例の場合には、リアクトル６をも、半導体ユニット２、コンデンサ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と共に、冷媒流路１２によって効率的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図６、図７に示すごとく、リアクトル６が、半導体ユニット２の冷却器５に接触配置された電力変換装置１の例である。
本例においては、リアクトル６が、半導体ユニット２における複数の冷却管５１のうち、縦方向Ｘにおける冷媒導入管５２１及び冷媒排出管５２２と反対側の端部に配された冷却管５１に接触配置されている。
その他は、実施例２と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例２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。

本例の場合には、リアクトル６をより効率的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図８、図９に示すごとく、リアクトル６を、冷媒流路１２におけるコンデンサ３と反対側に配置した電力変換装置１の例である。
すなわち、本例の電力変換装置１は、冷媒流路１２が、横方向Ｙにおいて、コンデンサ３とリアクトル６との間に配置されている。また、実施例１と同様に、冷媒流路１２は、高さ方向Ｚにおいて、半導体ユニット２とＤＣ−ＤＣコンバータ４との間に配置されている。したがって、本例の電力変換装置１は、４つの構成ユニット１０（半導体ユニット２、コンデンサ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ４、及びリアクトル６）が、冷媒流路１２に対して４方向に隣接して配置された構造となっている。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、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。

本例の場合には、冷媒流路１２を４方向から囲むように、構成ユニット１０が配置されるため、構成ユニット１０の冷却を冷媒流路１２によって、より効果的に行うことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１０、図１１に示すごとく、構成ユニット１０として、２つの半導体ユニット２とコンデンサ３とを備えた電力変換装置１の例である。
本例の電力変換装置１は、例えば、２つの回転電機をそれぞれ駆動するためのインバータを２つ備え、各インバータを構成する半導体ユニット２が、高さ方向Ｚにおいて、冷媒流路１２における互いに反対側の面に隣接して配置されている。各半導体ユニット２は、制御回路基板２２を冷媒流路１２と反対側に配置している。なお、２つのインバータは１つのコンデンサ３（平滑コンデンサ）を共有している。

また、コンデンサ３は、横方向Ｙにおいて、冷媒流路１２に隣接している。そして、コンデンサ３のポッティング面３３１が冷媒流路１２に対向しており、ポッティング面３３１は、２つの半導体ユニット２にも対向している。また、本例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ４（図１等）を備えていない。

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、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。

本例の場合には、２つの半導体ユニット２を備えた電力変換装置１において、２つの半導体ユニット２及びコンデンサ３を効率的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例６）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、構成ユニット１０として、２つの半導体ユニット２と、２つのコンデンサ３と、１つのリアクトル６を筐体１１内に備えた電力変換装置１の例である。
２つのコンデンサ３は、横方向Ｙにおいて、冷媒流路１２の両側に隣接配置されている。２つのコンデンサ３は、いずれも、ポッティング面３３１が冷媒流路１２に対向するように配置されている。また、各ポッティング面３１１は、２つの半導体ユニット２にも対向している。

また、リアクトル６は、２個配設されており、各リアクトル６は、縦方向Ｘにおいて、各半導体ユニット２に隣接して配置されている。そして、リアクトル６は、実施例２と同様に、冷媒流路１２に、高さ方向Ｚにおいて隣接している。
その他は、実施例４と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例４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４と同様の構成要素等を表す。

本例の場合には、２つの半導体ユニット２及び２つのコンデンサ３を備えた電力変換装置１において、２つの半導体ユニット２及びコンデンサ３を効率的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例７）
本例は、図１４、図１５に示すごとく、冷却器５と冷媒流路１２との互いの内部流路が連結されている電力変換装置１の例である。
本例の電力変換装置１においては、冷却器５の冷媒排出管５２２と、冷媒流路１２の一方の冷媒導排管１２２とが互いに連結されている。冷媒排出管５２２と一方の冷媒導排管１２２との連結部は、連結管１３によって連結されている。これにより、冷媒導排管５２１から冷却器５に導入された冷却媒体は、冷却器５の内部を通過した後、冷媒排出管５２２から連結管１３及び冷媒導排管１２２を通じて冷媒流路１２に導入される。そして、冷却媒体は、冷媒流路１２を通過した後、他方の冷媒導排管１２２から排出される。

また、冷却器５と冷媒流路１２との連結部は、筐体１１の外部に配置されている。つまり、冷媒排出管５２２と冷媒導排管１２２とは、筐体１１の外部において互いに連結されている。そして、連結管１３は筐体１１の外部に配置されている。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、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。

本例の場合には、冷却器５と冷媒流路１２とに流れる冷却媒体の流路を簡略化することができ、外部配管との接続構造を簡略化することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、本例においては、冷媒排出管５２２と冷媒導排管１２２とを接続したが、冷媒導入管５２２と冷媒導排管１２２とを接続してもよい。この場合、冷却媒体は、冷媒流路１２を通過した後、冷却器５内を通過することとなる。

（参考例）
本例は、図１６〜図１８に示すごとく、実施例１の電力変換装置１における構成ユニット１０の一つである半導体ユニット２を、複数の半導体素子を内蔵した一つの半導体モジュール２００によって構成した例である。

本例において、半導体ユニット２（半導体モジュール２００）は、複数の半導体素子を、樹脂等によってモールドすると共に一体化してなる。そして、実施例１に示した半導体ユニット２（図１〜図３参照）とは異なり、本例の半導体ユニット２は冷却器５を備えていない。そして、半導体ユニット２の一つの面は、高さ方向Ｚにおいて、冷媒流路１２に対向している。また、半導体ユニット２における、冷媒流路１２と反対側に、制御回路基板２２が配置されている。半導体ユニット２（半導体モジュール２００）からは、制御端子が突出し、制御端子が制御回路基板２２に接続されているが、図１６〜図１８においては、これを省略している。また、半導体ユニット２からは主電極端子も突出しているが、図１６〜図１８においては、これも省略している。

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、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。

本例の場合には、半導体ユニット２が冷却器を備えていないため、半導体ユニット２の熱も、主に冷媒流路１２に放熱されることとなる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、上述の半導体ユニット２は必ずしも一体化された一つの半導体モジュール２００からなるものでなくてもよく、２つ以上に分割された半導体モジュール２００によって構成されていてもよい。また、本例において示した、複数の半導体素子を内蔵した半導体モジュール２００によって構成した半導体ユニット２を、実施例２〜６に示す電力変換装置１に採用することもできる。

上記複数の実施例以外にも、種々の実施例が考えられる。また、上記実施例の複数を、適宜組み合わせた構成を採用することもできる。

１ 電力変換装置
１０ 構成ユニット
１１ 筐体
１２ 冷媒流路
２ 半導体ユニット
２０ 半導体モジュール
３ コンデンサ
４ ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (9)

1. 電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニット（１０）と、
   該３個以上の構成ユニット（１０）を内側に収容する筐体（１１）と、
   該筐体（１１）内において冷却媒体を流通させる冷媒流路（１２）とを備え、
   上記３個以上の構成ユニット（１０）は、上記冷媒流路（１２）に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
   直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニット（１０）として、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュール（２０）を有する半導体ユニット（２）と、上記半導体モジュール（２０）に接続されたコンデンサ（３）とを有し、
   上記半導体ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２０）と、該半導体モジュール（２０）に接触した冷却器（５）とからなり、
   上記冷却器（５）は、上記半導体モジュール（２０）を両主面から冷却する複数の冷却管（５１）を有し、上記半導体ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２０）と上記冷却管（５１）とを積層してなることを特徴とする電力変換装置（１）。
2. 上記構成ユニット（１０）として、上記インバータにおける直流入力側に接続されたリアクトル（６）を有し、該リアクトル（６）は、上記冷却器（５）によって冷却されるよう構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）。
3. 電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニット（１０）と、
   該３個以上の構成ユニット（１０）を内側に収容する筐体（１１）と、
   該筐体（１１）内において冷却媒体を流通させる冷媒流路（１２）とを備え、
   上記３個以上の構成ユニット（１０）は、上記冷媒流路（１２）に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
   直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニット（１０）として、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュール（２０）を有する半導体ユニット（２）と、上記半導体モジュール（２０）に接続されたコンデンサ（３）とを有し、
   上記半導体ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２０）と、該半導体モジュール（２０）に接触した冷却器（５）とからなり、
   さらに、上記構成ユニット（１０）として、上記インバータにおける直流入力側に接続されたリアクトル（６）を有し、該リアクトル（６）は、上記冷却器（５）によって冷却されるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
4. 上記冷却器（５）と上記冷媒流路（１２）とは、互いの内部流路が連結され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）。
5. 電力変換回路の少なくとも一部を構成する３個以上の構成ユニット（１０）と、
   該３個以上の構成ユニット（１０）を内側に収容する筐体（１１）と、
   該筐体（１１）内において冷却媒体を流通させる冷媒流路（１２）とを備え、
   上記３個以上の構成ユニット（１０）は、上記冷媒流路（１２）に対して少なくとも３方向に隣接して配置されており、
   直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、上記構成ユニット（１０）として、該インバータの一部を構成する１個又は複数個の半導体モジュール（２０）を有する半導体ユニット（２）と、上記半導体モジュール（２０）に接続されたコンデンサ（３）とを有し、
   上記半導体ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２０）と、該半導体モジュール（２０）に接触した冷却器（５）とからなり、
   上記冷却器（５）と上記冷媒流路（１２）とは、互いの内部流路が連結されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
6. 上記冷却器（５）と上記冷媒流路（１２）との連結部（１３）が、上記筐体（１１）の外部に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電力変換装置（１）。
7. 上記コンデンサ（３）は、コンデンサ素子（３１）と、開放面（３２１）を備えると共に上記コンデンサ素子（３１）を内側に収容したコンデンサケース（３２）と、該コンデンサケース（３２）内に充填されて上記コンデンサ素子（３１）を封止するポッティング樹脂（３３）とからなり、該ポッティング樹脂（３３）は、上記コンデンサケース（３２）の上記開放面（３２１）に露出したポッティング面（３３１）を備え、該ポッティング面（３３１）が上記冷媒流路（１２）に対向していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
8. 上記構成ユニット（１０）の少なくとも一つは、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（４）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。
9. 上記半導体ユニット（２）と上記ＤＣ−ＤＣコンバータ（４）とは、上記冷媒流路（１２）における互いに反対側の面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置（１）。

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