JP6932225B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は実施の形態1に係る電力変換装置100の概略を示す上面図、図2は図1のA−A断面位置で切断した電力変換装置100の要部断面図、図3は図2のB−B断面位置で切断した電力変換装置100の要部断面図、図4は図1のA−A断面位置と同等の位置で切断した別の電力変換装置100の要部断面図である。図1はコンデンサケース6及び正極側バスバー7aの一部を切り欠いて内部のコンデンサ素子5の一部を示した図、図2と図4は半導体モジュール1cと冷却器2の内部を省略して示した図、図3は冷却器2の内部を省略して示した図である。
半導体モジュール1a、1b、1cは、半導体素子13(図1において図示せず)、正極側モジュールバスバー7b、及び負極側モジュールバスバー8bをそれぞれ備える。正極側モジュールバスバー7bは、一端が半導体素子13の第1端子と直接または間接的に電気的に接続され、他端が半導体素子13を取り囲んだ保護部材21から外部に延出する。負極側モジュールバスバー8bは、一端が半導体素子13の第2端子と直接または間接的に電気的に接続され、他端が保護部材21から外部に延出する。半導体素子13等の半導体モジュール1の構成要素は、例えば、保護部材21である樹脂により封止されるが、保護部材21はこれに限るものではない。保護部材21は、半導体素子13等を取り囲むケースであっても構わない。
冷却器2は、外側の冷却面2bで半導体モジュール1、コンデンサモジュール3、及び放熱用金属体4と熱的に接続され、半導体モジュール1、コンデンサモジュール3、及び放熱用金属体4を冷却する。冷却器2は、内側に冷媒が流れる冷媒流路2a(図1において図示せず)を備える。流体である冷媒は、外側の冷却面2bと平行な方向に、冷却器2の一方の側に設けられた冷媒入口10から他方の側に設けられた冷媒出口11に向かって流れる。冷媒には、例えば水またはエチレングリコール液が使用される。冷却面2bは、冷媒によって冷却される。冷却器2は、例えばアルミニウムからダイカストにて作製される。
コンデンサモジュール3は、図2に示すように、直流電力を平滑化するコンデンサ素子5、充填用樹脂9を介してコンデンサ素子5を収納したコンデンサケース6、正極側バスバー7a、及び負極側バスバー8aを備える。コンデンサ素子5の第2端子5bは、冷却器2と熱的に接続されたコンデンサケース6の壁である放熱壁6aに対向して配置され、コンデンサ素子5の第1端子5aは、放熱壁6aに対向するコンデンサケース6の壁である対向壁6bに対向して配置される。本実施の形態では第1端子5aを対向壁6bに対向して配置し、第2端子5bを放熱壁6aに対向して配置したがこれに限るものではなく、第1端子5aを放熱壁6aに対向して配置し、第2端子5bを対向壁6bに対向して配置しても構わない。
放熱用金属体4は、正極側バスバー7a及び負極側バスバー8aの他方における一端と他端との間の板状の中間接続部分22と絶縁部材である充填用樹脂9を介して対向し、熱的に接続されている板状の部分である板状部4bを有する。放熱用金属体4は、冷却器2の冷却面2bと接続部4aで熱的に接続されている。放熱用金属体4の板状部4bと中間接続部分22とは、コンデンサケース6の内部に配置されている。
実施の形態2に係る電力変換装置100について説明する。図5は実施の形態2に係る電力変換装置100の概略を示す断面図である。図5は図1のA−A断面位置で切断した電力変換装置100の要部断面図で、冷却器2の内部を省略して示した図である。実施の形態2に係る電力変換装置100は、コンデンサケース6の放熱壁6aの側に配置されるバスバーの極性が規定された構成になっている。
実施の形態3に係る電力変換装置100について説明する。図6は実施の形態3に係る電力変換装置100の概略を示す断面図である。図6は図1のA−A断面位置と同等の位置で切断した電力変換装置100の要部断面図で、半導体モジュール1cと冷却器2の内部を省略して示した図である。実施の形態3に係る電力変換装置100は、実施の形態1とは放熱用金属体4が異なる位置に配置された構成になっている。
実施の形態4に係る電力変換装置100について説明する。図7は実施の形態4に係る電力変換装置100の概略を示す断面図である。図7は図1のA−A断面位置で切断した電力変換装置100の要部断面図で、半導体モジュール1cの内部を省略して示した図である。実施の形態4に係る電力変換装置100は、冷却器2の内部を流れる冷媒の方向と、半導体モジュール1及びコンデンサモジュール3の配置が規定された構成になっている。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Claims (5)
- 半導体素子、一端が前記半導体素子の第1端子と直接または間接的に電気的に接続され他端が前記半導体素子を取り囲んだ保護部材から外部に延出した正極側モジュールバスバー、及び一端が前記半導体素子の第2端子と直接または間接的に電気的に接続され他端が前記保護部材から外部に延出した負極側モジュールバスバーを有する半導体モジュールと、
コンデンサ素子、充填用樹脂を介して前記コンデンサ素子を収納したコンデンサケース、一端が前記コンデンサ素子と電気的に接続され他端が前記コンデンサケースから外部に延出して前記正極側モジュールバスバーの他端と電気的に接続された正極側バスバー、及び一端が前記コンデンサ素子と電気的に接続され他端が前記コンデンサケースから外部に延出して前記負極側モジュールバスバーの他端と電気的に接続された負極側バスバーを有するコンデンサモジュールと、
前記コンデンサモジュール、及び前記半導体モジュールと熱的に接続された冷却器と、を備え、
前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の一方は、前記冷却器と熱的に接続された前記コンデンサケースの壁である放熱壁に対向して配置され、前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の他方は、前記放熱壁に対向する前記コンデンサケースの壁である対向壁に対向して配置され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの一方の一端は、前記コンデンサケースの内部における、前記放熱壁に対向して配置された前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の一方に接続され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの他方の一端は、前記コンデンサケースの内部における、前記対向壁に対向して配置された前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の他方に接続され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの他方における一端と他端との間の板状の中間接続部分と絶縁部材を介して対向し、熱的に接続されている板状の部分を有し、前記冷却器と熱的に接続されている放熱用金属体を備え、
前記放熱用金属体の板状の部分と前記中間接続部分とは、前記コンデンサケースの内部に配置され、前記放熱用金属体の板状の部分と前記コンデンサ素子とは、前記充填用樹脂を介して対向し、熱的に接続されている電力変換装置。 - 半導体素子、一端が前記半導体素子の第1端子と直接または間接的に電気的に接続され他端が前記半導体素子を取り囲んだ保護部材から外部に延出した正極側モジュールバスバー、及び一端が前記半導体素子の第2端子と直接または間接的に電気的に接続され他端が前記保護部材から外部に延出した負極側モジュールバスバーを有する半導体モジュールと、
コンデンサ素子、充填用樹脂を介して前記コンデンサ素子を収納したコンデンサケース、一端が前記コンデンサ素子と電気的に接続され他端が前記コンデンサケースから外部に延出して前記正極側モジュールバスバーの他端と電気的に接続された正極側バスバー、及び一端が前記コンデンサ素子と電気的に接続され他端が前記コンデンサケースから外部に延出して前記負極側モジュールバスバーの他端と電気的に接続された負極側バスバーを有するコンデンサモジュールと、
前記コンデンサモジュール、及び前記半導体モジュールと熱的に接続された冷却器と、を備え、
前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の一方は、前記冷却器と熱的に接続された前記コンデンサケースの壁である放熱壁に対向して配置され、前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の他方は、前記放熱壁に対向する前記コンデンサケースの壁である対向壁に対向して配置され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの一方の一端は、前記コンデンサケースの内部における、前記放熱壁に対向して配置された前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の一方に接続され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの他方の一端は、前記コンデンサケースの内部における、前記対向壁に対向して配置された前記コンデンサ素子の第1端子及び第2端子の他方に接続され、
前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの他方における一端と他端との間の板状の中間接続部分と絶縁部材を介して対向し、熱的に接続されている板状の部分を有し、前記冷却器と熱的に接続されている放熱用金属体を備え、
前記放熱用金属体の板状の部分と前記中間接続部分とは、前記コンデンサケースの外部に配置されている電力変換装置。 - 前記コンデンサケースの内部で前記コンデンサケースの前記放熱壁の側に配置された前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの一方の極性は、前記正極側モジュールバスバー及び前記負極側モジュールバスバーのうち前記半導体モジュールの内部における配線の長さが一方よりも長い他方のバスバーの極性である請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記コンデンサケースの内部で前記コンデンサケースの前記放熱壁の側に配置された前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの一方の極性は、前記正極側モジュールバスバー及び前記負極側モジュールバスバーのうち前記半導体モジュールの内部で前記半導体素子と直接電気的に接続されているバスバーの極性である請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記冷却器は、前記コンデンサモジュール、及び前記半導体モジュールが配置された前記冷却器の外側の面と平行な方向に前記冷却器の一方の側から他方の側に向かって冷媒が流れる冷媒流路を前記冷却器の内側に備え、
前記コンデンサモジュールは前記冷媒流路の上流側の部分の前記冷却器の外面に配置され、前記半導体モジュールは前記冷媒流路の下流側の部分の前記冷却器の外面に配置されている請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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