JP6428313B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュール及びリアクトルを有する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device having a semiconductor module and a reactor.

例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の駆動電力を生成する電力変換装置は、電源電圧を昇圧する昇圧回路を構成するリアクトルを備えている。電力変換装置に供給される電流の増加に伴い、半導体モジュールのみならずリアクトルの発熱も大きくなる傾向にある。そこで、特許文献1には、半導体モジュールと共にリアクトルを冷却する冷却器を備えた電力変換装置が提案されている。   For example, a power conversion device that generates driving power for a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like includes a reactor that forms a booster circuit that boosts a power supply voltage. As the current supplied to the power converter increases, not only the semiconductor module but also the reactor heat tends to increase. Therefore, Patent Document 1 proposes a power conversion device that includes a semiconductor module and a cooler that cools the reactor.

特許文献1に記載の電力変換装置においては、半導体モジュール及びリアクトルと共に複数の冷却管を積層して積層体を構成している。そして、該積層体は、積層方向の両側から加圧されることにより、半導体モジュール及びリアクトルと冷却管との密着度を高め、冷却性能の向上を図っている。   In the power converter described in Patent Literature 1, a plurality of cooling pipes are stacked together with a semiconductor module and a reactor to form a stacked body. And this laminated body is pressurized from the both sides of the lamination direction, raises the adhesiveness of a semiconductor module, a reactor, and a cooling pipe, and aims at the improvement of cooling performance.

特開2014−138012号公報JP 2014-138812 A

しかしながら、特許文献1に開示された電力変換装置においては、積層体にリアクトルが組み込まれているため、車体等から伝わる振動によって積層体が大きく振動しやすい。すなわち、一般に重量の大きいリアクトルが積層体に組み込まれていると、積層方向に直交する方向に積層体がケースに対して振動しやすくなる。それゆえ、特許文献1に開示された電力変換装置は、耐振性の観点から改善の余地がある。   However, in the power conversion device disclosed in Patent Document 1, since the reactor is incorporated in the laminate, the laminate is likely to vibrate greatly due to vibrations transmitted from the vehicle body or the like. That is, when a reactor having a large weight is incorporated in a laminated body, the laminated body easily vibrates with respect to the case in a direction orthogonal to the lamination direction. Therefore, the power conversion device disclosed in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of vibration resistance.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐振性の向上を図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。   The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a power conversion device capable of improving vibration resistance.

本発明の一態様は、半導体素子を内蔵してなる半導体モジュールと、
導体からなるコイルと磁性体からなるコアとを備えたリアクトルと、
上記半導体モジュール及び上記リアクトルを冷却する冷却器と、
上記半導体モジュール、上記リアクトル、及び上記冷却器を収容するケースと、を有し、
上記冷却器は、上記半導体モジュール及び上記リアクトルと共に積層した複数の冷却管を備えており、
上記半導体モジュール及び上記リアクトルは、それぞれ積層方向の両側から上記冷却管によって挟持されており、
上記半導体モジュール、上記リアクトル、及び上記冷却管からなる積層体は、積層方向に加圧されており、
上記リアクトルは、上記コイルの軸方向が上記積層方向と直交する状態にて、上記積層体に組み込まれていると共に、固定部材によって、上記ケースに対して軸方向に固定されていることを特徴とする電力変換装置にある。
One embodiment of the present invention is a semiconductor module including a semiconductor element;
A reactor including a coil made of a conductor and a core made of a magnetic material;
A cooler for cooling the semiconductor module and the reactor;
A housing for housing the semiconductor module, the reactor, and the cooler;
The cooler includes a plurality of cooling tubes stacked together with the semiconductor module and the reactor,
The semiconductor module and the reactor are sandwiched by the cooling pipes from both sides in the stacking direction,
The laminate composed of the semiconductor module, the reactor, and the cooling pipe is pressurized in the stacking direction,
The reactor is incorporated in the laminated body in a state in which the axial direction of the coil is orthogonal to the laminating direction, and is fixed in the axial direction with respect to the case by a fixing member. To power converter.

上記電力変換装置は、上記積層体に組み込まれたリアクトルを、固定部材によって、ケースに対して軸方向に固定してなる。それゆえ、ケースに対して積層体が振動することを抑制することができる。すなわち、一般に半導体モジュールに比して重量物であるリアクトルを積層方向と直交する軸方向に、ケースに対して固定することによって、積層体全体の振動を効果的に抑制することができる。その結果、電力変換装置の耐振性の向上を図ることができる。   The said power converter device fixes the reactor integrated in the said laminated body to an axial direction with respect to a case with a fixing member. Therefore, it can suppress that a laminated body vibrates with respect to a case. That is, the vibration of the whole laminated body can be effectively suppressed by fixing the reactor, which is generally heavy in comparison with the semiconductor module, to the case in the axial direction orthogonal to the laminating direction. As a result, it is possible to improve the vibration resistance of the power converter.

以上のごとく、本発明によれば、耐振性の向上を図ることができる電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device capable of improving vibration resistance.

実施形態1における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Embodiment 1. FIG. 図1のII−II線矢視断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1. 実施形態1における、電力変換装置の一部展開斜視図。The partial expansion perspective view of the power converter device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、分割コア体の一方を取り除いた電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device which remove | eliminated one side of the division | segmentation core body in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、リアクトルの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a reactor in the first embodiment. 実施形態1における、リアクトルの展開斜視図。FIG. 3 is a developed perspective view of the reactor in the first embodiment. 実施形態2における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Embodiment 2. FIG. 図7のVIII−VIII線矢視断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7. 実施形態2における、分割コア体の一方を取り除いた電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device which removed one side of the division | segmentation core body in Embodiment 2. FIG. 実施形態3における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Embodiment 3. FIG. 図10のXI−XI線矢視断面図。FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10. 実施形態3における、分割コア体の一方を取り除いた電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device which removed one side of the division | segmentation core body in Embodiment 3. FIG.

(実施形態1)
電力変換装置の実施形態につき、図1〜図6を用いて説明する。
電力変換装置1は、図1〜図4に示すごとく、半導体素子を内蔵してなる半導体モジュール2と、導体からなるコイル31と磁性体からなるコア32とを備えたリアクトル3と、半導体モジュール2及びリアクトル3を冷却する冷却器4と、半導体モジュール2、リアクトル3、及び冷却器4を収容するケース5と、を有する。
(Embodiment 1)
An embodiment of a power conversion device will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 4, the power conversion device 1 includes a semiconductor module 2 including a semiconductor element, a reactor 3 including a coil 31 made of a conductor and a core 32 made of a magnetic material, and a semiconductor module 2. And a cooler 4 that cools the reactor 3, and a semiconductor module 2, the reactor 3, and a case 5 that houses the cooler 4.

冷却器4は、半導体モジュール2及びリアクトル3と共に積層した複数の冷却管41を備えている。半導体モジュール2及びリアクトル3は、それぞれ積層方向Xの両側から冷却管41によって挟持されている。半導体モジュール2、リアクトル3、及び冷却管41からなる積層体11は、積層方向Xに加圧されている。図1、図2に示すごとく、リアクトル3は、コイル31の軸方向Zが積層方向Xと直交する状態にて、積層体11に組み込まれていると共に、固定部材6によって、ケース5に対して軸方向Zに固定されている。本実施形態において、固定部材6は、リアクトル3におけるコイル31の内側を軸方向Zに貫通するように配設されている。   The cooler 4 includes a plurality of cooling pipes 41 stacked together with the semiconductor module 2 and the reactor 3. The semiconductor module 2 and the reactor 3 are sandwiched by cooling pipes 41 from both sides in the stacking direction X, respectively. The stacked body 11 including the semiconductor module 2, the reactor 3, and the cooling pipe 41 is pressurized in the stacking direction X. As shown in FIGS. 1 and 2, the reactor 3 is incorporated in the laminate 11 with the axial direction Z of the coil 31 orthogonal to the lamination direction X, and is fixed to the case 5 by the fixing member 6. It is fixed in the axial direction Z. In the present embodiment, the fixing member 6 is disposed so as to penetrate the inside of the coil 31 in the reactor 3 in the axial direction Z.

本明細書において、単に、積層方向X、軸方向Zというときは、それぞれ積層体11の積層方向、コイル31の軸方向を意味し、単に、幅方向Yというときは、積層方向X及び軸方向Zの双方に直交する方向を意味する。   In the present specification, simply the stacking direction X and the axial direction Z mean the stacking direction of the stacked body 11 and the axial direction of the coil 31, respectively, and simply the width direction Y means the stacking direction X and the axial direction. It means the direction orthogonal to both Z.

図1、図2に示すごとく、積層体11は、ケース5内に収容されている。図1〜図4に示すごとく、ケース5は、略矩形状の底壁部51と、底壁部51の端縁の4辺から底壁部51の法線方向の一方に立設された側壁部52とを有する。一対の側壁部52は積層方向Xに対向しており、他の一対の側壁部52は幅方向Yに対向するように形成されている。
なお、以下において、便宜上、底壁部51の主面の法線方向における側壁部52が立設した側を上側、その反対側を下側という。
As shown in FIGS. 1 and 2, the laminate 11 is accommodated in the case 5. As shown in FIGS. 1 to 4, the case 5 includes a substantially rectangular bottom wall portion 51, and side walls erected from one of the four sides of the edge of the bottom wall portion 51 in the normal direction of the bottom wall portion 51. Part 52. The pair of side wall portions 52 opposes the stacking direction X, and the other pair of side wall portions 52 are formed to oppose the width direction Y.
In the following, for convenience, the side where the side wall 52 in the normal direction of the main surface of the bottom wall 51 is erected is referred to as the upper side, and the opposite side is referred to as the lower side.

図2〜図4に示すごとく、底壁部51には、上側に向って突出した略円柱状のボス部61が形成されている。ボス部61には、上端面から下側に向って雌ネジ部610が形成されている。また、リアクトル3のコア32は、コイル31の内周側において、軸方向Zに貫通形成された略円柱形状の貫通孔325を有する。そして、積層体11は、リアクトル3のコア32の貫通孔325に、ケース5の底壁部51に形成されたボス部61を挿入させてケース5内に収容されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the bottom wall portion 51 is formed with a substantially cylindrical boss portion 61 protruding upward. A female screw portion 610 is formed on the boss portion 61 from the upper end surface downward. Further, the core 32 of the reactor 3 has a substantially cylindrical through-hole 325 formed through in the axial direction Z on the inner peripheral side of the coil 31. The laminated body 11 is accommodated in the case 5 by inserting the boss portion 61 formed on the bottom wall portion 51 of the case 5 into the through hole 325 of the core 32 of the reactor 3.

図2に示すごとく、貫通孔325内におけるボス部61の上側には、略円柱形状の固定ピン62が挿通配置されている。固定ピン62は、軸方向Zに貫通してなるボルト挿通孔620を有する。固定ピン62の上端部には、軸方向Zに直交する方向に突出した係合部621が形成されている。また、コア32の上端部における貫通孔325の周囲には、コア32の上端面が下側に向って後退した凹部326が形成されている。固定ピン62は、リアクトル3の凹部326に係合部621が係合するように、コア32の貫通孔325に挿通されている。   As shown in FIG. 2, a substantially cylindrical fixing pin 62 is inserted and disposed above the boss portion 61 in the through hole 325. The fixing pin 62 has a bolt insertion hole 620 that penetrates in the axial direction Z. An engaging portion 621 protruding in a direction orthogonal to the axial direction Z is formed at the upper end portion of the fixing pin 62. A recess 326 is formed around the through hole 325 in the upper end portion of the core 32, and the upper end surface of the core 32 recedes downward. The fixing pin 62 is inserted through the through hole 325 of the core 32 so that the engaging portion 621 engages with the concave portion 326 of the reactor 3.

そして、ボルト63が、固定ピン62のボルト挿通孔620に挿通され、ケース5のボス部61の雌ネジ部610に螺合されている。これにより、積層体11に組み込まれたリアクトル3が、ケース5に対して軸方向Zに固定されている。つまり、ケース5のボス部61と、固定ピン62と、ボルト63とによって、固定部材6が構成されている。   The bolt 63 is inserted into the bolt insertion hole 620 of the fixing pin 62 and screwed into the female screw portion 610 of the boss portion 61 of the case 5. Thereby, the reactor 3 incorporated in the laminated body 11 is fixed to the case 5 in the axial direction Z. That is, the fixing member 6 is constituted by the boss portion 61 of the case 5, the fixing pin 62, and the bolt 63.

図示は省略したが、固定部材6とコア32の貫通孔325の内面との間には、少なくとも積層方向Xにおいて、若干の隙間が形成されている。例えば、コア32の貫通孔325は、積層方向Xに長い長孔となっていてもよい。これにより、積層方向Xにおける積層体11の寸法公差を吸収しつつ、積層体11に組み込まれたリアクトル3をケース5に固定することができる。   Although not shown, a slight gap is formed between the fixing member 6 and the inner surface of the through hole 325 of the core 32 at least in the stacking direction X. For example, the through hole 325 of the core 32 may be a long hole that is long in the stacking direction X. Thereby, the reactor 3 incorporated in the laminated body 11 can be fixed to the case 5 while absorbing the dimensional tolerance of the laminated body 11 in the lamination direction X.

図2、図4〜図6に示すごとく、リアクトル3のコア32は、コイル31の外周側に配される外側脚部321と、コイル31の内周側に配される内側脚部322と、外側脚部321と内側脚部322とを連結する基体部323とを有する。外側脚部321は、コイル31に対して幅方向Yの位置に配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 4 to 6, the core 32 of the reactor 3 includes an outer leg 321 disposed on the outer peripheral side of the coil 31, an inner leg 322 disposed on the inner peripheral side of the coil 31, and A base portion 323 that connects the outer leg portion 321 and the inner leg portion 322 is provided. The outer leg 321 is arranged at a position in the width direction Y with respect to the coil 31.

図6に示すごとく、リアクトル3のコア32は、軸方向Zに分割された一対の分割コア体320からなる。すなわち、コア32は、いわゆるEEコアであり、各分割コア体320は、積層体11の積層方向Xに直交する断面の形状が、略E字形状となっている。すなわち、各分割コア体320は、それぞれ略平板状の基体部323と、基体部323の両端から軸方向Zに突出した一対の外側脚部321と、基体部323の中央から外側脚部321と同じ方向に突出した内側脚部322とを有する。そして、一対の分割コア体320は、外側脚部321及び内側脚部322の突出側を対向させるようにして、組み合わされて、コア32を形成している。   As shown in FIG. 6, the core 32 of the reactor 3 includes a pair of divided core bodies 320 divided in the axial direction Z. That is, the core 32 is a so-called EE core, and each divided core body 320 has a substantially E-shaped cross section perpendicular to the stacking direction X of the stacked body 11. That is, each divided core body 320 includes a substantially flat base portion 323, a pair of outer leg portions 321 protruding in the axial direction Z from both ends of the base portion 323, and an outer leg portion 321 from the center of the base portion 323. And an inner leg 322 protruding in the same direction. The pair of split core bodies 320 are combined to form the core 32 so that the protruding sides of the outer leg portion 321 and the inner leg portion 322 face each other.

コア32(分割コア体320)は、例えば、鉄粉等の軟磁性粉末を圧粉成形することにより形成されている。ただし、コア32は、軟磁性体からなるものであれば、特に材質や製法を限定されるものではない。   The core 32 (the divided core body 320) is formed, for example, by compacting soft magnetic powder such as iron powder. However, as long as the core 32 is made of a soft magnetic material, the material and manufacturing method are not particularly limited.

図6に示すごとく、コイル31は、平角導線をその主面が軸方向Zを向く状態にて、螺旋状に巻回してなる。すなわち、コイル31は、いわゆるエッジワイズに巻回されている。また、平角導線は、表面にエナメル等の絶縁被膜を形成してなる。   As shown in FIG. 6, the coil 31 is formed by winding a flat conducting wire in a spiral shape with the main surface thereof facing the axial direction Z. That is, the coil 31 is wound so-called edgewise. Moreover, the flat conducting wire is formed by forming an insulating film such as enamel on the surface.

図5、図6に示すごとく、コイル31は、一対の端子312を、軸方向Zの同じ方向へ突出させている。一対の端子312は、コイル31における半導体モジュール2に近い側から、引き出されている。
図2、図4に示すごとく、コイル31は、その内周側にコア32の内側脚部322が挿通された状態にて、コア32と組み合わされている。すなわち、コイル31は、コア32の内側脚部322の周囲に巻回されたような状態にて配されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the coil 31 projects a pair of terminals 312 in the same direction of the axial direction Z. The pair of terminals 312 are drawn from the side of the coil 31 close to the semiconductor module 2.
As shown in FIGS. 2 and 4, the coil 31 is combined with the core 32 in a state where the inner leg 322 of the core 32 is inserted on the inner peripheral side thereof. That is, the coil 31 is arranged in a state where it is wound around the inner leg portion 322 of the core 32.

図2、図4、図5に示すごとく、コイル31は、コア32から積層方向Xの少なくとも一方に露出したコイル露出面311を有する。図2、図4に示すごとく、本実施形態において、コイル31は、積層方向Xの両側にコイル露出面311を有する。そして、コイル露出面311は、冷却管41に接触している。すなわち、コイル露出面311は、コア32を介在することなく、冷却管41に接触している。コイル露出面311は、冷却管41に直接接触していてもよいし、熱伝導性を有する部材を介して接触していてもよい。また、コイル31は、表面に絶縁被膜を設けた導体線を巻回してなり、コイル露出面311には絶縁被膜が存在する。   As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the coil 31 has a coil exposed surface 311 exposed from the core 32 in at least one of the stacking directions X. As shown in FIGS. 2 and 4, in the present embodiment, the coil 31 has coil exposed surfaces 311 on both sides in the stacking direction X. The coil exposed surface 311 is in contact with the cooling pipe 41. That is, the coil exposed surface 311 is in contact with the cooling pipe 41 without the core 32 interposed. The coil exposed surface 311 may be in direct contact with the cooling pipe 41 or may be in contact with a member having thermal conductivity. The coil 31 is formed by winding a conductor wire having an insulating coating on the surface, and the insulating coating is present on the coil exposed surface 311.

図4に示すごとく、コイル31は、積層方向Xの両側の端面に平坦面を形成してなり、この平坦面がコイル露出面311となっている。また、コイル31における幅方向Yの両側の端面にも平坦面が形成されている。本例において、コイル31は、積層方向Xの寸法が、幅方向Yの寸法よりも大きいが、これに限られるものではない。   As shown in FIG. 4, the coil 31 is formed with flat surfaces on both end surfaces in the stacking direction X, and this flat surface is a coil exposed surface 311. In addition, flat surfaces are formed on both end faces of the coil 31 in the width direction Y. In this example, the coil 31 is larger in dimension in the stacking direction X than in the width direction Y, but is not limited thereto.

図2、図4に示すごとく、コア32は、コイル露出面311と面一に配されたコア端面324を有し、コイル露出面311とコア端面324との双方が、冷却管41に面接触している。   As shown in FIGS. 2 and 4, the core 32 has a core end surface 324 that is flush with the coil exposed surface 311, and both the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 are in surface contact with the cooling pipe 41. doing.

図6に示すごとく、コイル31とコア32との間には、両者の間の電気的絶縁を図るための絶縁部材33が介在している。絶縁部材33は、例えば、予め成形された樹脂成形体を、コイル31とコア32と共に組み付けてもよいし、コイル31とコア32とを組み合わせたのち、コイル31とコア32との間の隙間に、液状の樹脂を充填して固化することにより配置してもよい。また、絶縁部材33は、例えば、絶縁紙とするなど、他の態様とすることもできる。   As shown in FIG. 6, an insulating member 33 is interposed between the coil 31 and the core 32 for electrical insulation between them. For example, the insulating member 33 may be formed by assembling a pre-molded resin molded body together with the coil 31 and the core 32, or after combining the coil 31 and the core 32, in the gap between the coil 31 and the core 32. Alternatively, the liquid resin may be filled and solidified. Further, the insulating member 33 may be in other forms such as insulating paper.

絶縁部材33は、コイル31及びコア32に接触した状態にて配されている。そして、少なくとも積層方向Xにおいて、コイル31は、絶縁部材33を介して内側脚部322と当接し、コイル31と内側脚部322との間において積層方向Xの荷重が伝わるような構成となっている。   The insulating member 33 is arranged in contact with the coil 31 and the core 32. At least in the stacking direction X, the coil 31 is in contact with the inner leg 322 via the insulating member 33, and the load in the stacking direction X is transmitted between the coil 31 and the inner leg 322. Yes.

図1〜図4に示すごとく、冷却器4は、幅方向Yを長手方向とした冷却管41を複数積層してなり、互いを、幅方向Yの両端部付近において、連結管42によって連結してなる。また、積層方向Xの一方の端部に、冷却器4に冷媒を導入する冷媒導入管431と、冷却器4から冷媒を排出する冷媒排出管432とが設けてある。冷却器4(積層体11)における、冷媒導入管431及び冷媒排出管432を設けた側を、前側、その反対側を後側と、便宜的にいうこととする。積層体11は、冷媒導入管431及び冷媒排出管432をケース5の前端の側壁部52から貫通させて、ケース5内に収容されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the cooler 4 is formed by laminating a plurality of cooling pipes 41 having the width direction Y as a longitudinal direction, and is connected to each other by connecting pipes 42 in the vicinity of both ends in the width direction Y. It becomes. Further, a refrigerant introduction pipe 431 for introducing the refrigerant into the cooler 4 and a refrigerant discharge pipe 432 for discharging the refrigerant from the cooler 4 are provided at one end in the stacking direction X. For convenience, the side of the cooler 4 (laminated body 11) where the refrigerant introduction pipe 431 and the refrigerant discharge pipe 432 are provided is referred to as the front side, and the opposite side is referred to as the rear side. The stacked body 11 is accommodated in the case 5 through the refrigerant introduction pipe 431 and the refrigerant discharge pipe 432 from the side wall portion 52 at the front end of the case 5.

積層体11は、冷却器4における複数の冷却管41の間に設けられた複数の隙間に、半導体モジュール2をそれぞれ配設してなる。冷却器4における冷却管41の間の隙間のうち、最も後側の隙間に、リアクトル3が配置されている。リアクトル3が配置される隙間は、半導体モジュール2が配置される隙間よりも、積層方向Xの寸法が大きい。それゆえ、リアクトル3を挟持する一対の冷却管41を繋ぐ連結管42は、他の連結管42よりも長い。   The stacked body 11 is formed by disposing the semiconductor modules 2 in a plurality of gaps provided between the plurality of cooling pipes 41 in the cooler 4. Among the gaps between the cooling pipes 41 in the cooler 4, the reactor 3 is disposed in the rearmost gap. The gap in which the reactor 3 is arranged has a larger dimension in the stacking direction X than the gap in which the semiconductor module 2 is arranged. Therefore, the connecting pipe 42 that connects the pair of cooling pipes 41 that sandwich the reactor 3 is longer than the other connecting pipes 42.

図2、図4に示すごとく、リアクトル3は、一対のコイル露出面311及び一対のコア端面324において、それぞれ一対の冷却管41に面接触している。すなわち、平坦面である冷却管41の冷却面が、面一の平坦面となっているコイル露出面311及びコア端面324の双方に、面接触している。そして、冷却管41とコイル露出面311及びコア端面324とは、互いに積層方向Xに押圧された状態にて密着している。
半導体モジュール2と冷却管41とも、互いに面接触した状態にて押圧され、密着している。
As shown in FIGS. 2 and 4, the reactor 3 is in surface contact with the pair of cooling pipes 41 on the pair of coil exposed surfaces 311 and the pair of core end surfaces 324, respectively. That is, the cooling surface of the cooling pipe 41 which is a flat surface is in surface contact with both the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 which are the same flat surface. The cooling pipe 41, the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 are in close contact with each other while being pressed in the stacking direction X.
The semiconductor module 2 and the cooling pipe 41 are also pressed and in close contact with each other in surface contact with each other.

積層体11は、積層方向Xに加圧されている。すなわち、図1、図2に示すごとく、積層体11の前端面は積層体11の前方に配された側壁部52に当接しており、かつ、積層体11の後端側に、加圧部材7を配置してなる。加圧部材7は、積層体11の後端面111を、積層方向Xに、前方へ向かって加圧している。加圧部材7は、例えば板バネからなり、積層方向Xに圧縮弾性変形した状態にて、積層体11の後端面111と、後端面111に対向するケース5の側壁部52との間に介設されている。ただし、加圧部材7の構成や配置の仕方は、特に限定されるものではない。   The stacked body 11 is pressurized in the stacking direction X. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the front end surface of the laminate 11 is in contact with the side wall portion 52 disposed in front of the laminate 11, and the pressure member is disposed on the rear end side of the laminate 11. 7 is arranged. The pressing member 7 pressurizes the rear end surface 111 of the stacked body 11 in the stacking direction X toward the front. The pressure member 7 is made of, for example, a leaf spring, and is interposed between the rear end surface 111 of the multilayer body 11 and the side wall portion 52 of the case 5 facing the rear end surface 111 in a state of being compressed and elastically deformed in the stacking direction X. It is installed. However, the configuration and arrangement of the pressure member 7 are not particularly limited.

冷媒導入管431から導入された冷媒は、連結管42を適宜通り、各冷却管41に分配されると共に、冷却管41内部の冷媒流路を介してその長手方向(幅方向Y)に流通する。そして、各冷却管41を流れる間に、冷媒は半導体モジュール2及びリアクトル3との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管42を適宜通り、冷媒排出管432に導かれ、冷却器4から排出される。   The refrigerant introduced from the refrigerant introduction pipe 431 passes through the connection pipe 42 as appropriate, is distributed to each cooling pipe 41, and flows in the longitudinal direction (width direction Y) via the refrigerant flow path inside the cooling pipe 41. . The refrigerant exchanges heat between the semiconductor module 2 and the reactor 3 while flowing through each cooling pipe 41. The cooling medium whose temperature has been increased by heat exchange passes through the downstream connecting pipe 42 as appropriate, is led to the refrigerant discharge pipe 432, and is discharged from the cooler 4.

冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート(商標)等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。   Examples of the refrigerant include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as Fluorinert (trademark), chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, methanol, alcohol, and the like. A refrigerant such as an alcohol refrigerant or a ketone refrigerant such as acetone can be used.

電力変換装置1は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、電源電力を駆動用モータの駆動に必要な駆動用電力に変換するインバータとして用いられる。   The power conversion device 1 is mounted on, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, and is used as an inverter that converts power supply power to drive power necessary for driving a drive motor.

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電力変換装置1は、積層体11に組み込まれたリアクトル3を、固定部材6によって、ケース5に対して軸方向Zに固定してなる。それゆえ、ケース5に対して積層体11が振動することを抑制することができる。すなわち、一般に半導体モジュール2に比して重量物であるリアクトル3を積層方向Xと直交する軸方向Zに、ケース5に対して固定することによって、積層体11全体の振動を効果的に抑制することができる。その結果、電力変換装置1の耐振性の向上を図ることができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
The power conversion device 1 is formed by fixing a reactor 3 incorporated in a laminated body 11 in an axial direction Z with respect to a case 5 by a fixing member 6. Therefore, the laminate 11 can be prevented from vibrating with respect to the case 5. That is, in general, the reactor 3, which is a heavy object compared to the semiconductor module 2, is fixed to the case 5 in the axial direction Z orthogonal to the stacking direction X, thereby effectively suppressing the vibration of the entire stacked body 11. be able to. As a result, the vibration resistance of the power conversion device 1 can be improved.

また、固定部材6は、リアクトル3におけるコイル31の内側を軸方向Zに貫通するように配設されている。それゆえ、高温になりやすいリアクトル3の内側の熱を、固定部材6を介してケース5に放熱することができる。これにより、リアクトル3の放熱性の向上を図ることができる。   The fixing member 6 is disposed so as to penetrate the inside of the coil 31 in the reactor 3 in the axial direction Z. Therefore, the heat inside the reactor 3 that is likely to become high temperature can be radiated to the case 5 via the fixing member 6. Thereby, the heat dissipation of the reactor 3 can be improved.

また、リアクトル3は、積層方向Xの両側から冷却管41に挟持された状態にて、積層体11に組み込まれている。これにより、リアクトル3を積層方向Xの両側から冷却することができる。
そして、コイル31はコイル露出面311を有し、コイル露出面311は、冷却管41に接触している。これにより、コイル31の熱を、コイル露出面311から直接冷却管41へ放熱することができる。すなわち、リアクトル3における主な発熱源であるコイル31を、冷却器4によって直接冷却することができるため、リアクトル3の冷却効率を向上させることができる。
Moreover, the reactor 3 is incorporated in the laminated body 11 in a state of being sandwiched between the cooling pipes 41 from both sides in the laminating direction X. Thereby, the reactor 3 can be cooled from both sides of the stacking direction X.
The coil 31 has a coil exposed surface 311, and the coil exposed surface 311 is in contact with the cooling pipe 41. As a result, the heat of the coil 31 can be radiated directly from the coil exposed surface 311 to the cooling pipe 41. That is, since the coil 31 which is the main heat generation source in the reactor 3 can be directly cooled by the cooler 4, the cooling efficiency of the reactor 3 can be improved.

以上のごとく、本実施形態によれば、耐振性の向上を図ることができる電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a power converter that can improve vibration resistance.

(実施形態2)
本実施形態は、図7〜図9に示すごとく、リアクトル3がコイル31及びコア32を収容するリアクトルケース34を有するものである。図7、図8に示すごとく、リアクトルケース34は、略矩形状のリアクトル底壁部341と、底壁部の端縁から上側に立設されたリアクトル側壁部342とを有する。図8に示すごとく、リアクトル底壁部341には、ケースのボス部61を挿通するための開口孔340が形成されている。リアクトルケース34は、熱伝導性を有する金属からなる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, the reactor 3 includes a reactor case 34 in which the coil 31 and the core 32 are accommodated. As shown in FIGS. 7 and 8, the reactor case 34 has a substantially rectangular reactor bottom wall part 341 and a reactor side wall part 342 erected upward from the edge of the bottom wall part. As shown in FIG. 8, an opening hole 340 for inserting the boss portion 61 of the case is formed in the reactor bottom wall portion 341. The reactor case 34 is made of a metal having thermal conductivity.

図8、図9に示すごとく、コイル露出面311とコア端面324とは、リアクトルケース34のリアクトル側壁部342に接触している。そして、リアクトル側壁部342におけるコイル露出面311及びコア端面324と接触した面と反対側の面は、冷却管41に接触している。これにより、コイル露出面311及びコア端面324は、冷却管41に熱的に接触している。すなわち、コイル露出面311は、コア32を介在することなく、熱伝導性を有するリアクトルケース34を介して冷却管41に熱的に接触している。   As shown in FIGS. 8 and 9, the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 are in contact with the reactor side wall portion 342 of the reactor case 34. A surface of the reactor side wall portion 342 opposite to the surface exposed to the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 is in contact with the cooling pipe 41. Thereby, the coil exposed surface 311 and the core end surface 324 are in thermal contact with the cooling pipe 41. That is, the coil exposed surface 311 is in thermal contact with the cooling pipe 41 via the reactor case 34 having thermal conductivity without the core 32 interposed.

その他は、実施形態1と同様である。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。   Others are the same as in the first embodiment. Of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components as those in the above-described embodiments unless otherwise indicated.

本実施形態においては、リアクトル3の剛性を向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, the rigidity of the reactor 3 can be improved.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

(実施形態3)
本実施形態は、図10〜図12に示すごとく、実施形態1に対して、固定部材6の配置箇所を変更したものである。すなわち、固定部材6は、リアクトル3における幅方向Yの両端に配されている。
(Embodiment 3)
This embodiment changes the arrangement | positioning location of the fixing member 6 with respect to Embodiment 1 as shown in FIGS. That is, the fixing members 6 are disposed at both ends of the reactor 3 in the width direction Y.

本実施形態において、ケース5の底壁部51には、一対のボス部61が形成されている。一対のボス部61は、互いに幅方向Yに並んでいる。   In the present embodiment, a pair of boss portions 61 are formed on the bottom wall portion 51 of the case 5. The pair of boss portions 61 are aligned in the width direction Y.

コア32には、幅方向Yにおける両端面が、コア32の内側に向って凹んだ切欠部327が形成されている。切欠部327は、軸方向Zにおけるコア32の全領域に形成されている。切欠部327は、軸方向Zから見た形状が略半円形状を有する。そして、一対のボス部61に、一対の切欠部327を沿わせてリアクトル3がケース5内に収容されている。   The core 32 is formed with a notch 327 in which both end surfaces in the width direction Y are recessed toward the inside of the core 32. The notch 327 is formed in the entire region of the core 32 in the axial direction Z. The notch 327 has a substantially semicircular shape when viewed from the axial direction Z. The reactor 3 is accommodated in the case 5 along the pair of boss portions 61 along the pair of cutout portions 327.

そして、一対のボス部61の上側に固定ピン62がそれぞれ配されている。そして、ボルト63が、固定ピン62のボルト挿通孔620に挿通され、ボス部61の雌ネジ部610に螺合されることにより、固定部材6が一対形成されている。   And the fixing pin 62 is distribute | arranged to the upper side of a pair of boss | hub part 61, respectively. The bolt 63 is inserted into the bolt insertion hole 620 of the fixing pin 62 and screwed into the female screw portion 610 of the boss portion 61, thereby forming a pair of fixing members 6.

図示は省略したが、一対の固定部材6とコア32の切欠部327の内面との間には、少なくとも積層方向Xにおいて、若干の隙間が形成されている。
その他は、実施形態1と同様である。
本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。
Although not shown, a slight gap is formed at least in the stacking direction X between the pair of fixing members 6 and the inner surface of the cutout portion 327 of the core 32.
Others are the same as in the first embodiment.
This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、上記以外の種々の実施形態にも適用することが可能である。例えば、積層体におけるリアクトルの配設位置については、積層体の後端の隙間に限らず、前端の隙間など、他の配設位置とすることもできる。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to apply to various embodiment other than the above. For example, the arrangement position of the reactor in the stacked body is not limited to the clearance at the rear end of the stacked body, but may be other arrangement positions such as the clearance at the front end.

また、固定部材の形状、配置箇所についても、上記以外の種々の実施形態にも適用することが可能である。例えば、固定ピンの係合部を、固定ピンと別部材にした構成とすることもできる。かかる構成としては、例えば円環状の係合部を、固定ピンとボルトとの間に挟み込んだ構成とすることができる。また、係合部を、軸方向に弾性変形可能な板バネとし、固定ピンとボルトとの間に挟み込む構成とすることもできる。これにより、板バネである係合部がリアクトルを軸方向に弾性的に押圧しつつ、ケースに固定することができる。   Further, the shape and the arrangement location of the fixing member can be applied to various embodiments other than those described above. For example, the engaging part of the fixing pin may be configured as a separate member from the fixing pin. As such a configuration, for example, an annular engaging portion may be sandwiched between a fixing pin and a bolt. Further, the engaging portion may be a plate spring that can be elastically deformed in the axial direction and may be sandwiched between the fixing pin and the bolt. Thereby, the engaging part which is a leaf | plate spring can be fixed to a case, pressing a reactor elastically to an axial direction.

1 電力変換装置
11 積層体
2 半導体モジュール
3 リアクトル
31 コイル
32 コア
4 冷却器
41 冷却管
5 ケース
6 固定部材
X 積層方向
Z 軸方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 11 Laminated body 2 Semiconductor module 3 Reactor 31 Coil 32 Core 4 Cooler 41 Cooling pipe 5 Case 6 Fixing member X Stacking direction Z-axis direction

Claims (3)

半導体素子を内蔵してなる半導体モジュール(2)と、
導体からなるコイル(31)と磁性体からなるコア(32)とを備えたリアクトル(3)と、
上記半導体モジュール(2)及び上記リアクトル(3)を冷却する冷却器(4)と、
上記半導体モジュール(2)、上記リアクトル(3)、及び上記冷却器(4)を収容するケース(5)と、を有し、
上記冷却器(4)は、上記半導体モジュール(2)及び上記リアクトル(3)と共に積層した複数の冷却管(41)を備えており、
上記半導体モジュール(2)及び上記リアクトル(3)は、それぞれ積層方向(X)の両側から上記冷却管(41)によって挟持されており、
上記半導体モジュール(2)、上記リアクトル(3)、及び上記冷却管(41)からなる積層体(11)は、積層方向(X)に加圧されており、
上記リアクトル(3)は、上記コイル(31)の軸方向(Z)が上記積層方向(X)と直交する状態にて、上記積層体(11)に組み込まれていると共に、固定部材(6)によって、上記ケース(5)に対して軸方向(Z)に固定されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
A semiconductor module (2) comprising a semiconductor element;
A reactor (3) including a coil (31) made of a conductor and a core (32) made of a magnetic material;
A cooler (4) for cooling the semiconductor module (2) and the reactor (3);
A case (5) for housing the semiconductor module (2), the reactor (3), and the cooler (4);
The cooler (4) includes a plurality of cooling pipes (41) stacked together with the semiconductor module (2) and the reactor (3),
The semiconductor module (2) and the reactor (3) are sandwiched by the cooling pipe (41) from both sides in the stacking direction (X),
The stacked body (11) including the semiconductor module (2), the reactor (3), and the cooling pipe (41) is pressurized in the stacking direction (X),
The reactor (3) is incorporated in the laminated body (11) in a state where the axial direction (Z) of the coil (31) is orthogonal to the laminating direction (X), and the fixing member (6). Thus, the power converter (1) is fixed in the axial direction (Z) with respect to the case (5).
上記固定部材(6)は、上記リアクトル(3)における上記コイル(31)の内側を軸方向(Z)に貫通するように配設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)。   The said conversion member (6) is arrange | positioned so that the inner side of the said coil (31) in the said reactor (3) may be penetrated to an axial direction (Z), The power conversion of Claim 1 characterized by the above-mentioned. Device (1). 上記コイル(31)は、上記コア(32)から積層方向(X)の少なくとも一方に露出したコイル露出面(311)を有し、該コイル露出面(311)は、上記冷却管(41)に接触し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)。   The coil (31) has a coil exposed surface (311) exposed in at least one of the stacking directions (X) from the core (32), and the coil exposed surface (311) is connected to the cooling pipe (41). The power converter (1) according to claim 1 or 2, wherein the power converter (1) is in contact.
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