JP7134305B1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換部と平滑コンデンサの冷却機能を維持しつつ、小型で、電力変換部と平滑コンデンサとの間の配線を短縮した電力変換装置を得ること。【解決手段】第一面と第二面を有した冷却器と、第一面及び第二面の一方または双方に熱的に接続された電力変換回路の複数と、複数の電力変換回路と電気的に接続された平滑コンデンサとを備え、冷却器は第一面と第二面との間を貫通する貫通孔を有し、平滑コンデンサは貫通孔に配置され、第一面に熱的に接続された電力変換回路である第一面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第一面から突出した第一突出部を有し、第一突出部に第一面側の電力変換回路が電気的に接続され、第二面に熱的に接続された電力変換回路である第二面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第二面から突出した第二突出部を有し、第二突出部に第二面側の電力変換回路が電気的に接続されている。【選択図】図２

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。

ハイブリッド自動車または電気自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。具体的には、電動モータを駆動する機能を有するインバータ、高電圧の駆動バッテリから１４Ｖの低電圧バッテリ（例えば鉛バッテリ）を介して電装品に電力を供給する機能を有する降圧ＤＣＤＣコンバータ、高電圧の駆動バッテリを小型にするため駆動バッテリ電圧から昇圧した電圧を出力して各々のインバータに電力供給を行う昇圧ＤＣＤＣコンバータ等が挙げられる。インバータにおいては、電動車両のシステム構成により電動モータが１個から複数個存在するため、インバータの数は基本的には電動モータの数と同一の個数が必要になる。

上述した電動車両に用いられる電力変換装置においては、車両への搭載可能なスペースが限られているため、小型なものが求められている。電力変換装置は、内部を冷却する冷却器を備える。インバータまたはコンバータなどの単体の電力変換装置において冷却器を小型な構成とするために、冷却器の両側の冷却面のそれぞれに平滑コンデンサと電力変換回路を配置した電力変換装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

開示された電力変換装置では、冷媒流路を有した冷却器の下面に平滑コンデンサが配置され、冷却器の下面とは反対側の上面に電力変換回路が配置されている。平滑コンデンサと電力変換回路のそれぞれを冷却器と熱結合させるために、それぞれは冷却器と接触して配置される。また、平滑コンデンサと電力変換回路とは、冷却器の側面を迂回させた追加部品であるバスバーにより電気的に接続されている。

特開２０１５－２２０８５８号公報

上記特許文献１においては、冷却器の両側の冷却面のそれぞれに平滑コンデンサと電力変換回路とが配置されているため、電力変換装置を小型化することができる。しかしながら、冷却器の側面を迂回させた追加部品であるバスバーにより平滑コンデンサと電力変換回路とが電気的に接続されるため、冷却器の側面の外側の空間にバスバーが配置されるので、冷却器の側面に垂直な方向に電力変換装置が大型化するという課題があった。また、平滑コンデンサと電力変換回路との間の配線が冷却器の側面を迂回するように追加したバスバーによる結線であるため、平滑コンデンサと電力変換回路との間の配線が長くなる。そのため、配線の寄生インダクタンスが増加することでスイッチングサージが増加し、電力変換装置の駆動時にノイズが増大するという課題があった。

また、車両システムによっては、複数の電力変換回路を１つの冷却器の上面または下面に熱結合するために、それぞれを冷却器に接触させて一体化した電力変換装置として構成する場合がある。この場合、平滑コンデンサと電力変換回路との間の配線が長くなることで電力変換回路間において電気共振現象が発生し、損失の増大及びノイズが増大するという課題があった。

そこで、本願は、電力変換回路と平滑コンデンサの冷却機能を維持しつつ、小型で、電力変換回路と平滑コンデンサとの間の配線を短縮した電力変換装置を得ることを目的としている。

本願に開示される電力変換装置は、第一面と、第一面とは反対側の第二面を有した冷却器と、第一面及び第二面の一方または双方に熱的に接続された複数の電力変換回路と、複数の電力変換回路と電気的に接続された平滑コンデンサとを備え、冷却器は第一面と第二面との間を貫通する貫通孔を有し、平滑コンデンサは貫通孔に配置され、第一面に熱的に接続された電力変換回路である第一面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第一面から突出した第一突出部を有し、第一突出部に第一面側の電力変換回路が電気的に接続され、第二面に熱的に接続された電力変換回路である第二面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第二面から突出した第二突出部を有し、第二突出部に第二面側の電力変換回路が電気的に接続されているものである。

本願に開示される電力変換装置によれば、平滑コンデンサが冷却器の第一面と第二面との間を貫通する貫通孔に配置され、第一面に熱的に接続された電力変換回路である第一面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第一面から突出した第一突出部を有し、第一突出部に第一面側の電力変換回路が電気的に接続され、第二面に熱的に接続された電力変換回路である第二面側の電力変換回路を有する場合、平滑コンデンサは第二面から突出した第二突出部を有し、第二突出部に第二面側の電力変換回路が電気的に接続されているため、冷却器の側面を迂回させたバスバーにより平滑コンデンサと電力変換回路とが電気的に接続されず、冷却器の側面の外側の空間にバスバーが配置されないので、電力変換装置を小型化することができる。また、平滑コンデンサと電力変換回路との間の配線が冷却器の側面を迂回しないため、平滑コンデンサと電力変換回路との間の配線を短縮することができる。また、平滑コンデンサと電力変換回路とは冷却器の冷却面に熱的に接続されているため、平滑コンデンサと電力変換回路の冷却機能を維持することができる。

実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す平面図である。 図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置の概略を示す断面図である。 図１のＡ－Ａ断面位置で切断した別の電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態１に係る別の電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態２に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態３に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態３に係る別の電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態４に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態５に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態５に係る別の電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態６に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態７に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態８に係る電力変換装置の概略を示す断面図である。 実施の形態８に係る電力変換装置の平滑コンデンサの構成を示す図である。

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１００の概略を示す平面図、図２は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置１００の概略を示す断面図、図３は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した別の電力変換装置１００の概略を示す断面図、図４は実施の形態１に係る別の電力変換装置１００の概略を示す断面図で、図１のＡ－Ａ断面位置と同等の位置で切断され、第一面側の電力変換回路５を有さない電力変換装置１００の概略を示す図である。断面図において、平滑コンデンサ３、及び電力変換回路の内部は省略している。電力変換装置１００は、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。

電力変換装置１００は、図１に示すように、冷却器１、複数の電力変換回路、及び平滑コンデンサ３を備える。電力変換装置１００は、平滑コンデンサ３で平滑化した直流電力を、複数の電力変換回路で電力変換して外部へ出力する装置である。本実施の形態では、３相交流を出力する電力変換装置１００を示している。複数の電力変換回路は、図２に示すように、各相に対応して第一面側の電力変換回路４、第一面側の電力変換回路５、及び第二面側の電力変換回路６から構成される。なお、図１には電力変換装置１００が備える入力部と出力部については図示していない。

＜冷却器１＞
冷却器１は、第一面１ｂと第一面１ｂとは反対側の第二面１ｃを有する。本実施の形態では、冷却器１は直方体状に形成される。冷却器１の形状はこれに限るものではなく、電力変換回路の個数、及び配置に応じて直方体ではない形状に形成されても構わない。冷却器１は、第一面１ｂと第二面１ｃとの間を貫通する貫通孔１ａを有する。第一面１ｂ、第二面１ｃ、及び貫通孔１ａの壁面は、冷却面である。冷却器１は、内側に冷媒が流れる冷媒流路２を備える。流体である冷媒は、第一面１ｂ及び第二面１ｃと平行な方向に流れる。図において冷媒入口、及び冷媒出口は省略している。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。冷却面は、冷媒によって冷却される。第一面１ｂにおいて第一面側の電力変換回路４と第一面側の電力変換回路５とが熱的に接続され、第一面側の電力変換回路４と第一面側の電力変換回路５とは冷却される。第二面１ｃにおいて第二面側の電力変換回路６が熱的に接続され、第二面側の電力変換回路６は冷却される。貫通孔１ａの壁面において平滑コンデンサ３が熱的に接続され、平滑コンデンサ３は冷却される。冷却器１は、例えばアルミニウムからダイカストにて作製される。冷却器１は冷媒流路を備えた構成に限るものではなく、放熱フィンを備えて外部に放熱する構成など他の構成でも構わない。

＜電力変換回路＞
複数の電力変換回路は、第一面１ｂ及び第二面１ｃの一方または双方に熱的に接続される。本実施の形態では、電力変換装置１００は３つの電力変換回路を備える。３つの電力変換回路は、第一面１ｂに熱的に接続された電力変換回路である第一面側の電力変換回路４と第一面側の電力変換回路５、及び第二面１ｃに熱的に接続された電力変換回路である第二面側の電力変換回路６である。電力変換装置１００が備える電力変換回路の個数は３つに限るものではなく、図３及び図４に示すように、例えば２つであっても構わない。図３では、第一面１ｂに第一面側の電力変換回路４と第一面側の電力変換回路５とが設けられた例を示している。図４では、第一面１ｂに第一面側の電力変換回路４、第二面１ｃに第二面側の電力変換回路６が設けられた例を示している。電力変換装置１００は、さらに複数の電力変換回路を備えても構わない。

電力変換回路は、例えばパワーモジュールの形態で設けられる。第一面側の電力変換回路４は、半導体素子（図示せず）を有した電力変換回路の本体部４ｂ、及び本体部４ｂから外側に突出した電力変換回路端子４ａを備える。第一面側の電力変換回路５は、半導体素子（図示せず）を有した電力変換回路の本体部５ｂ、及び本体部５ｂから外側に突出した電力変換回路端子５ａを備える。第二面側の電力変換回路６は、半導体素子（図示せず）を有した電力変換回路の本体部６ｂ、及び本体部６ｂから外側に突出した電力変換回路端子６ａを備える。図２に示された本体部４ｂ、５ｂ、６ｂの部分は、例えば半導体素子を取り囲む樹脂などの保護部材、またはケースである。本実施の形態では、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは本体部４ｂ、５ｂ、６ｂのそれぞれの側面から突出する。電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは、例えば電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは、平滑コンデンサ３と電気的に接続される。

なお、実施の形態１では電力変換回路の形態の一例としてパワーモジュールを挙げたが、電力変換回路の形態はパワーモジュールに限るものではない。インバータまたはコンバータなどの電力変換器であってもよく、リアクトル、トランス、または抵抗器など受動部品を用いた電力変換回路の構成であっても構わない。また、実施の形態１では電力変換回路としてパワー系コンポーネントを一例として挙げているが、センサ、プリント配線板、または電源などのシグナル系コンポーネントを用いた電力変換回路の構成であっても構わない。

＜平滑コンデンサ３＞
平滑コンデンサ３は、直流電力を平滑化する。平滑コンデンサ３は、複数の電力変換回路と電気的に接続される。平滑コンデンサ３は、貫通孔１ａに配置される。平滑コンデンサ３は、例えば冷却器１にねじ止めして固定される。平滑コンデンサ３の固定はねじ止めに限るものではなく、貫通孔１ａに平滑コンデンサ３を嵌め合うことで平滑コンデンサ３を冷却器１に固定しても構わない。第一面１ｂに熱的に接続された第一面側の電力変換回路を有する場合は、平滑コンデンサ３は第一面１ｂから突出した第一突出部３ａを有し、第一突出部３ａに第一面側の電力変換回路が電気的に接続される。第二面１ｃに熱的に接続された第二面側の電力変換回路を有する場合は、平滑コンデンサ３は第二面１ｃから突出した第二突出部３ｂを有し、第二突出部３ｂに第二面側の電力変換回路が電気的に接続される。本実施の形態では、第一面側の電力変換回路４、５が第一突出部３ａに電気的に接続され、第二面側の電力変換回路６が第二突出部３ｂに電気的に接続されている。

このように構成することで、冷却器１の側面を迂回させたバスバーにより平滑コンデンサ３と電力変換回路とが電気的に接続されず、冷却器１の側面の外側の空間にバスバーが配置されないので、電力変換装置１００を小型化することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が冷却器１の側面を迂回しないため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線を短縮することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が短縮されるので、配線の寄生インダクタンスが低減することでスイッチングサージが抑制され、電力変換装置の駆動時のノイズを低減することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線の短縮により、電力変換回路間の配線が短縮されるので、電力変換回路間において発生する電気共振現象が抑制され、電力変換装置１００における損失の増大及びノイズが増大を抑制することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路とは冷却器１の冷却面に熱的に接続されているため、平滑コンデンサ３と電力変換回路の冷却機能を維持することができる。

平滑コンデンサ３は、平滑コンデンサ３の本体部の部分である第一突出部３ａまたは第二突出部３ｂから外側に突出したコンデンサ端子を有する。本実施の形態では、コンデンサ端子は平滑コンデンサ３の本体部の側面から突出し、平滑コンデンサ３はコンデンサ端子として第一のコンデンサ端子３ｃ、第二のコンデンサ端子３ｄ、及び第三のコンデンサ端子３ｅを有する。コンデンサ端子は、例えば電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとが電気的に接続され、第一面側の電力変換回路４と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとが電気的に接続され、第一面側の電力変換回路５と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとが電気的に接続され、第二面側の電力変換回路６と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃ、電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄ、及び電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅのそれぞれは、例えばねじ止め、または半田付けにより電気的に接続される。

このように構成することで、バスバーなどの追加部品を設けることなく電力変換回路と平滑コンデンサ３とを容易に電気的に接続することができる。また、追加部品が不要なため、電力変換装置１００の生産性を向上させることができる。また、コンデンサ端子は平滑コンデンサ３の本体部の側面から突出しているため、電力変換装置１００を薄型化することができる。

本実施の形態では、図１に示すように、平滑コンデンサ３と電力変換回路のそれぞれは正極側と負極側の２つの端子で接続されているが、平滑コンデンサ３と電力変換回路との接続の構成はこれに限るものではない。負極側をグランドとして、例えば冷却器１を共通のグランドとし、それぞれの負極側の端子を冷却器１に接続する構成でも構わない。

以上のように、実施の形態１による電力変換装置１００において、平滑コンデンサ３が冷却器１の第一面１ｂと第二面１ｃとの間を貫通する貫通孔１ａに配置され、第一面１ｂに熱的に接続された電力変換回路である第一面側の電力変換回路を有する場合は、平滑コンデンサ３は第一面１ｂから突出した第一突出部３ａを有し、第一突出部３ａに第一面側の電力変換回路が電気的に接続され、第二面１ｃに熱的に接続された電力変換回路である第二面側の電力変換回路を有する場合は、平滑コンデンサ３は第二面１ｃから突出した第二突出部３ｂを有し、第二突出部３ｂに第二面側の電力変換回路が電気的に接続されているため、冷却器１の側面を迂回させたバスバーにより平滑コンデンサ３と電力変換回路とが電気的に接続されず、冷却器１の側面の外側の空間にバスバーが配置されないので、電力変換装置１００を小型化することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が冷却器１の側面を迂回しないため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線を短縮することができる。また、平滑コンデンサ３と電力変換回路とは冷却器１の冷却面に熱的に接続されているため、平滑コンデンサ３と電力変換回路の冷却機能を維持することができる。

複数の電力変換回路が電力変換回路の本体部から外側に突出した電力変換回路端子を有し、平滑コンデンサ３が平滑コンデンサ３の本体部から外側に突出したコンデンサ端子を有し、電力変換回路端子とコンデンサ端子とが電気的に接続され、電力変換回路と平滑コンデンサ３とが電気的に接続されているため、バスバーなどの追加部品を設けることなく電力変換回路と平滑コンデンサ３とを容易に電気的に接続することができる。

実施の形態２．
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、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の断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置１００は、実施の形態１に示した電力変換装置１００とはコンデンサ端子の配置が異なる構成になっている。

第一面側の電力変換回路が備えられている場合は、第一面側の電力変換回路の電力変換回路端子と接続されるコンデンサ端子は、第一突出部３ａの突出先端面３ａ１から外側に突出して設けられる。第二面側の電力変換回路が備えられている場合は、第二面側の電力変換回路の電力変換回路端子と接続されるコンデンサ端子は、第二突出部３ｂの突出先端面３ｂ１から外側に突出して設けられる。第一面側の電力変換回路の電力変換回路端子は、第一面１ｂに垂直な方向に見て、第一突出部３ａの突出先端面３ａ１と重複する領域内で第一突出部３ａの突出先端面３ａ１から突出したコンデンサ端子と電気的に接続される。第二面側の電力変換回路の電力変換回路端子は、第二面１ｃに垂直な方向に見て、第二突出部３ｂの突出先端面３ｂ１と重複する領域内で第二突出部３ｂの突出先端面３ｂ１から突出したコンデンサ端子と電気的に接続される。

本実施の形態では、電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとが第一突出部３ａの突出先端面３ａ１と重複する領域内で電気的に接続され、第一面側の電力変換回路４と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。また、電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとが第一突出部３ａの突出先端面３ａ１と重複する領域内で電気的に接続され、第一面側の電力変換回路５と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。また、電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとが第二突出部３ｂの突出先端面３ｂ１と重複する領域内で電気的に接続され、第二面側の電力変換回路６と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。

各端子の形状について説明する。電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは、本体部４ｂ、５ｂ、６ｂのそれぞれの側面から外側に突出して設けられる。第一のコンデンサ端子３ｃは、突出先端面３ａ１から突出した後、突出先端面３ａ１に沿うように第一面側の電力変換回路４の側に折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。第二のコンデンサ端子３ｄは、突出先端面３ａ１から突出した後、突出先端面３ａ１に沿うように第一面側の電力変換回路５の側に折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。第三のコンデンサ端子３ｅは、突出先端面３ｂ１から突出した後、突出先端面３ｂ１に沿うように第二面側の電力変換回路６の側に折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において例えば半田により接続される。電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において例えば半田により接続される。電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において例えば半田により接続される。各端子の形状はこれに限るものではなく、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａをＬ字状に設けても構わない。

以上のように、実施の形態２による電力変換装置１００において、第一面側の電力変換回路の電力変換回路端子が、第一面１ｂに垂直な方向に見て、第一突出部３ａの突出先端面３ａ１と重複する領域内で突出先端面３ａ１から突出したコンデンサ端子と電気的に接続され、第二面側の電力変換回路の電力変換回路端子が、第二面１ｃに垂直な方向に見て、第二突出部３ｂの突出先端面３ｂ１と重複する領域内で突出先端面３ｂ１から突出したコンデンサ端子と電気的に接続されるため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線をさらに短縮することができる。平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が短縮され、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の距離が縮まるので、電力変換装置１００を小型化することができる。

実施の形態３．
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、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の断面図、図７は実施の形態３に係る別の電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図である。実施の形態３に係る電力変換装置１００は、実施の形態１及び実施の形態２に示した電力変換装置１００とは電力変換回路端子とコンデンサ端子との接続の構成が異なっている。

図６に示すように、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは本体部４ｂ、５ｂ、６ｂのそれぞれの側面から突出した後、側面に沿うように折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。第一のコンデンサ端子３ｃ、第二のコンデンサ端子３ｄ、及び第三のコンデンサ端子３ｅは、平滑コンデンサ３の本体部の側面から突出した後、側面に沿うように折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。図において黒丸で示した部分は、模式的に示した溶接の箇所である。

このように構成することで、電力変換回路端子とコンデンサ端子とがＬ字状に設けられているため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線をさらに短縮することができる。また、電力変換回路端子とコンデンサ端子とが溶接されているため、ねじ止めなどの他の接続と比較して平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線をさらに短縮することができる。平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が短縮されるため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の距離が縮まるので、電力変換装置１００を小型化することができる。また、溶接による接続は、接続の作業がねじ止めなどの他の作業と比較して作業が容易であるため、製造工程が短縮されるので、電力変換装置１００の生産性を向上させることができる。

電力変換回路端子とコンデンサ端子との溶接による接続の構成は図６に示した構成に限るものではなく、図７に示す構成でも構わない。図７において、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは本体部４ｂ、５ｂ、６ｂのそれぞれの側面から突出した後、側面に沿うように折り曲げられ、Ｌ字状に設けられる。第一のコンデンサ端子３ｃ及び第二のコンデンサ端子３ｄは突出先端面３ａ１から突出して設けられ、第三のコンデンサ端子３ｅは突出先端面３ｂ１から突出して設けられる。電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとは、向かい合う部分において相互に接し、接した箇所において溶接により接続される。

以上のように、実施の形態３による電力変換装置１００において、電力変換回路端子とコンデンサ端子とが溶接されているため、ねじ止めなどの他の接続と比較して平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線をさらに短縮することができる。平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が短縮されるため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の距離が縮まるので、電力変換装置１００を小型化することができる。また、溶接による接続は、接続の作業がねじ止めなどの他の作業と比較して作業が容易であるため、製造工程が短縮されるので、電力変換装置１００の生産性を向上させることができる。

実施の形態４．
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８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、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の断面図である。実施の形態４に係る電力変換装置１００は、実施の形態１に示した電力変換装置１００とは電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａと平滑コンデンサ３との接続の構成が異なっている。

電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａは、本体部４ｂ、５ｂ、６ｂのそれぞれの側面から外側に突出して設けられる。平滑コンデンサ３は、外側面から内側にへこんだ凹部を設けたコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈを有する。電力変換回路端子４ａの端部とコネクタ３ｆの凹部とが嵌め合って、電力変換回路端子４ａとコネクタ３ｆとが電気的に接続され、第一面側の電力変換回路４と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子５ａの端部とコネクタ３ｇの凹部とが嵌め合って、電力変換回路端子５ａとコネクタ３ｇとが電気的に接続され、第一面側の電力変換回路５と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子６ａの端部とコネクタ３ｈの凹部とが嵌め合って、電力変換回路端子６ａとコネクタ３ｈとが電気的に接続され、第二面側の電力変換回路６と平滑コンデンサ３とが電気的に接続される。電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａの端部が、コネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈの凹部の壁面と接することで、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａとコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈとは電気的に接続される。

以上のように、実施の形態４による電力変換装置１００において、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａの端部とコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈの凹部とが嵌め合って、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａとコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈとが電気的に接続されているため、ねじ止めなどの他の接続と比較して平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線をさらに短縮することができる。平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の配線が短縮されるため、平滑コンデンサ３と電力変換回路との間の距離が縮まるので、電力変換装置１００を小型化することができる。また、嵌め合いによる接続は、接続の作業がねじ止めなどの他の作業と比較して作業が容易であるため、製造工程が短縮されるので、電力変換装置１００の生産性を向上させることができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る電力変換装置１００について説明する。図９は実施の形態５に係る電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図、図１０は実施の形態５に係る別の電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図である。実施の形態５に係る電力変換装置１００は、実施の形態１及び実施の形態４に示した電力変換装置１００に加えて伝熱部材７を備えた構成になっている。

図９に示すように、貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３の側面との間に、伝熱部材７が設けられる。冷却面である貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３とは、伝熱部材７を介して熱的に接続されている。本実施の形態では、電力変換回路が配置された側の平滑コンデンサ３の側面と貫通孔１ａの壁面との間に伝熱部材７を設けた例を示したが、伝熱部材７の配置はこれに限るものではない。図９における平滑コンデンサ３の手前側と奥側の側面と貫通孔１ａの壁面との間に伝熱部材７をさらに設けても構わない。伝熱部材７は、例えば放熱シートであるがこれに限るものではない。伝熱部材７は、平滑コンデンサ３の内部に充填したポッティング樹脂であっても構わない。

このように構成することで、伝熱部材７を介して平滑コンデンサ３が冷却面と熱的に接続されるので、平滑コンデンサ３の放熱性能を向上させることができる。また、平滑コンデンサ３の放熱性能が向上するので、平滑コンデンサ３を小型化することができる。

伝熱部材７を備えた電力変換装置１００の構成は図９に示した構成に限るものではなく、図１０に示す構成でも構わない。図１０において、電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａとコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈとが電気的に接続され、貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３の側面との間に伝熱部材７が設けられる。電力変換回路端子４ａ、５ａ、６ａをコネクタ３ｆ、３ｇ、３ｈに嵌め合う際に、貫通孔１ａの壁面に対して平滑コンデンサ３が押圧され、押圧された平滑コンデンサ３が伝熱部材７を貫通孔１ａの壁面に押圧するので、伝熱部材７と平滑コンデンサ３の界面及び伝熱部材７と冷却器１の界面の密着性を高めることができる。伝熱部材７と平滑コンデンサ３の界面及び伝熱部材７と冷却器１の界面の密着性が高まるため、平滑コンデンサ３の放熱性能を向上させることができる。また、平滑コンデンサ３の放熱性能が向上するので、平滑コンデンサ３を小型化することができる。また、第一面側の電力変換回路４と第二面側の電力変換回路６をコネクタ３ｆ、３ｈに嵌め合う際に、平滑コンデンサ３の第一面側の電力変換回路５の側の伝熱部材７を第一面１ｂと第二面１ｃの双方の側から均等に加圧することができるため、さらに平滑コンデンサ３の放熱性能を向上させることができる。

以上のように、実施の形態５による電力変換装置１００において、貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３との間に伝熱部材７を備えたため、伝熱部材７を介して平滑コンデンサ３が冷却面と熱的に接続されるので、平滑コンデンサ３の放熱性能を向上させることができる。また、平滑コンデンサ３の放熱性能が向上するので、平滑コンデンサ３を小型化することができる。

実施の形態６．
実施の形態６に係る電力変換装置１００について説明する。図１１は実施の形態６に係る電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図である。実施の形態６に係る電力変換装置１００は、実施の形態５に示した電力変換装置１００に加えて放熱部材９を備えた構成になっている。

電力変換回路端子とコンデンサ端子とが電気的に接続された箇所と、冷却器１との間に放熱部材９が設けられる。本実施の形態では、放熱部材９は、電力変換回路端子４ａと第一のコンデンサ端子３ｃとが電気的に接続された箇所と冷却器１との間、電力変換回路端子５ａと第二のコンデンサ端子３ｄとが電気的に接続された箇所と冷却器１との間、及び電力変換回路端子６ａと第三のコンデンサ端子３ｅとが電気的に接続された箇所と冷却器１との間のそれぞれに設けられる。放熱部材９は、例えば放熱シート、または放熱性に優れた樹脂であるがこれらに限るものではない。放熱シートを用いる場合、電力変換回路端子とコンデンサ端子とが電気的に接続された箇所は、冷却器１に近づけて設けられる。または放熱シートを巻回して筒状にし、冷却面に放熱シートを立設させても構わない。本実施の形態では、伝熱部材７に加えて放熱部材９を備えた構成としたがこれに限るものではなく、伝熱部材７を設けずに放熱部材９のみを設けた構成でも構わない。

以上のように、実施の形態６による電力変換装置１００において、電力変換回路端子とコンデンサ端子とが電気的に接続された箇所と、冷却器１との間に放熱部材９を備えたため、放熱部材９を介して電気的に接続された箇所が冷却面と熱的に接続されるので、電気的に接続された箇所の放熱性能を向上させることができる。また、電気的に接続された箇所を介した発熱あおりの影響を抑制することができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係る電力変換装置１００について説明する。図１２は実施の形態７に係る電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図である。実施の形態７に係る電力変換装置１００は、実施の形態４に示した電力変換装置１００に加えて伝熱部材７と固定部材８とを備えた構成になっている。

貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３との間に、伝熱部材７及び固定部材８を備える。平滑コンデンサ３を挟んで固定部材８とは反対側には、伝熱部材７が配置される。固定部材８は、貫通孔１ａの壁面に対して平滑コンデンサ３を押圧し、押圧された平滑コンデンサ３により、伝熱部材７は貫通孔１ａの壁面に押圧されている。平滑コンデンサ３は押圧されることで冷却器１に固定される。本実施の形態では、第一面側の電力変換回路４の側の貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３との間に伝熱部材７を配置し、第一面側の電力変換回路５の側の貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３との間に固定部材８を配置している。伝熱部材７と固定部材８の配置はこれに限るものではなく、逆に配置しても構わない。固定部材８は、例えばばねの機能を有した部材で、板ばねである。固定部材８はばねに限るものではなく、くさび状に形成された部材であっても構わない。くさび状の部材を貫通孔１ａに挿入することで、貫通孔１ａの壁面に対して平滑コンデンサ３を押圧することができる。また本実施の形態では、貫通孔１ａの壁面と平滑コンデンサ３とが確実に接するように貫通孔１ａの壁面の高さよりも大きい伝熱部材７を設けたがこれに限るものではなく、貫通孔１ａの壁面の高さと同等の大きさの伝熱部材７を設けても構わない。

以上のように、実施の形態７による電力変換装置１００において、平滑コンデンサ３を挟んで固定部材８とは反対側には伝熱部材７が配置され、固定部材８が貫通孔１ａの壁面に対して平滑コンデンサ３を押圧し、押圧された平滑コンデンサ３により伝熱部材７は貫通孔１ａの壁面に押圧されているため、押圧された伝熱部材７を介して平滑コンデンサ３が冷却面と熱的に接続されるので、平滑コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させることができる。また、平滑コンデンサ３の放熱性能が向上するので、平滑コンデンサ３を小型化することができる。また、平滑コンデンサ３の位置を固定部材８により容易に固定することができる。

実施の形態８．
実施の形態８に係る電力変換装置１００について説明する。図１３は実施の形態８に係る電力変換装置１００の概略を示す断面図で、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の断面図、図１４は平滑コンデンサ３の構成を示す図である。実施の形態８に係る電力変換装置１００は、実施の形態１に示した電力変換装置１００に加えて平滑コンデンサ３が共通接続部材を備えた構成になっている。

平滑コンデンサ３は、図１４に示すように、複数の正極側のコンデンサ端子１０及び複数の負極側のコンデンサ端子１１と、正極側の共通接続部材１２と、負極側の共通接続部材１３と、コンデンサ素子１４と、正極端子接続部材１５と、負極端子接続部材１６とを有する。複数の正極側のコンデンサ端子１０は、平滑コンデンサ３の本体部から外側に突出し、複数の電力変換回路の正極側及び直流電源の正極側に接続される端子である。図１４において直流電源の正極側に接続される端子は、正極側のコンデンサ端子１０ａである。複数の負極側のコンデンサ端子１１は、複数の電力変換回路の負極側及び直流電源の負極側に接続される端子である。図１４において直流電源の負極側に接続される端子は、負極側のコンデンサ端子１１ａである。

正極側の共通接続部材１２は、複数の正極側のコンデンサ端子１０に接続された部材である。負極側の共通接続部材１３は、複数の負極側のコンデンサ端子１１に接続された部材である。正極端子接続部材１５は、正極側の共通接続部材１２とコンデンサ素子１４の正極側端子とを接続する部材である。負極端子接続部材１６は、負極側の共通接続部材１３とコンデンサ素子１４の負極側端子とを接続する部材である。正極側のコンデンサ端子１０、負極側のコンデンサ端子１１、正極側の共通接続部材１２、負極側の共通接続部材１３、正極端子接続部材１５、及び負極端子接続部材１６は、例えば電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。

図１３には、平滑コンデンサ３の本体部から外側に突出する端子として、正極側のコンデンサ端子１０から形成された第一のコンデンサ端子３ｃ、第二のコンデンサ端子３ｄ、第三のコンデンサ端子３ｅのみを示す。コンデンサ素子１４は、電力変換回路と直流電源との間で並列に接続される。このように構成することで、共通接続部材の部分には直流を流し、コンデンサ素子１４には交流だけを流すことができる。本実施の形態では、正極端子接続部材１５及び負極端子接続部材１６を用いてコンデンサ素子１４と共通接続部材とを接続したがこれに限るものではなく、コンデンサ素子１４の端子を共通接続部材に直接接続しても構わない。

以上のように、実施の形態８による電力変換装置１００において、平滑コンデンサ３が複数の正極側のコンデンサ端子１０に接続された正極側の共通接続部材１２と複数の負極側のコンデンサ端子１１に接続された負極側の共通接続部材１３とを有したため、共通接続部材の部分には直流を流し、コンデンサ素子１４には交流だけを流すことができるので、コンデンサ素子１４における損失を削減することができる。コンデンサ素子１４における損失が削減されるため、コンデンサ素子１４における発熱を抑制することができる。コンデンサ素子１４における発熱が抑制されるので、平滑コンデンサ３を小型化することができる。

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
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。

１ 冷却器、１ａ 貫通孔、１ｂ 第一面、１ｃ 第二面、２ 冷媒流路、３ 平滑コンデンサ、３ａ 第一突出部、３ａ１ 突出先端面、３ｂ 第二突出部、３ｂ１ 突出先端面、３ｃ 第一のコンデンサ端子、３ｄ 第二のコンデンサ端子、３ｅ 第三のコンデンサ端子、３ｆ コネクタ、３ｇ コネクタ、３ｈ コネクタ、４ 第一面側の電力変換回路、４ａ 電力変換回路端子、４ｂ 本体部、５ 第一面側の電力変換回路、５ａ 電力変換回路端子、５ｂ 本体部、６ 第二面側の電力変換回路、６ａ 電力変換回路端子、６ｂ 本体部、７ 伝熱部材、８ 固定部材、９ 放熱部材、１０ 正極側のコンデンサ端子、１１ 負極側のコンデンサ端子、１２ 正極側の共通接続部材、１３ 負極側の共通接続部材、１４ コンデンサ素子、１５ 正極端子接続部材、１６ 負極端子接続部材、１００ 電力変換装置

Claims (9)

1. 第一面と前記第一面とは反対側の第二面を有した冷却器と、
   前記第一面及び前記第二面の一方または双方に熱的に接続された複数の電力変換回路と、
   複数の前記電力変換回路と電気的に接続された平滑コンデンサと、を備え、
   前記冷却器は、前記第一面と前記第二面との間を貫通する貫通孔を有し、
   前記平滑コンデンサは、前記貫通孔に配置され、
   前記第一面に熱的に接続された前記電力変換回路である第一面側の電力変換回路を有する場合、前記平滑コンデンサは、前記第一面から突出した第一突出部を有し、前記第一突出部に前記第一面側の電力変換回路が電気的に接続され、
   前記第二面に熱的に接続された前記電力変換回路である第二面側の電力変換回路を有する場合、前記平滑コンデンサは、前記第二面から突出した第二突出部を有し、前記第二突出部に前記第二面側の電力変換回路が電気的に接続されている電力変換装置。
2. 複数の前記電力変換回路は、前記電力変換回路の本体部から外側に突出した電力変換回路端子を有し、
   前記平滑コンデンサは、前記平滑コンデンサの本体部から外側に突出したコンデンサ端子を有し、
   前記電力変換回路端子と前記コンデンサ端子とが電気的に接続され、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサとが電気的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第一面側の電力変換回路が備えられている場合は、前記第一面側の電力変換回路の前記電力変換回路端子と接続される前記コンデンサ端子は、前記第一突出部の突出先端面から外側に突出して設けられ、
   前記第二面側の電力変換回路が備えられている場合は、前記第二面側の電力変換回路の前記電力変換回路端子と接続される前記コンデンサ端子は、前記第二突出部の突出先端面から外側に突出して設けられ、
   前記第一面側の電力変換回路の前記電力変換回路端子は、前記第一面に垂直な方向に見て、前記第一突出部の突出先端面と重複する領域内で前記第一突出部の突出先端面から突出した前記コンデンサ端子と電気的に接続され、
   前記第二面側の電力変換回路の前記電力変換回路端子は、前記第二面に垂直な方向に見て、前記第二突出部の突出先端面と重複する領域内で前記第二突出部の突出先端面から突出した前記コンデンサ端子と電気的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記電力変換回路端子と前記コンデンサ端子とは、溶接されている請求項２または３に記載の電力変換装置。
5. 前記電力変換回路端子と前記コンデンサ端子とが電気的に接続された箇所と、前記冷却器との間に放熱部材を備えた請求項２に記載の電力変換装置。
6. 複数の前記電力変換回路は、前記電力変換回路の本体部から外側に突出した電力変換回路端子を有し、
   前記平滑コンデンサは、外側面から内側にへこんだ凹部を設けたコネクタを有し、
   前記電力変換回路端子の端部と前記コネクタの凹部とが嵌め合って、前記電力変換回路端子と前記コネクタとが電気的に接続され、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサとが電気的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
7. 前記貫通孔の壁面と前記平滑コンデンサとの間に、伝熱部材を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記貫通孔の壁面と前記平滑コンデンサとの間に、伝熱部材及び固定部材を備え、
   前記平滑コンデンサを挟んで前記固定部材とは反対側には、前記伝熱部材が配置され、
   前記固定部材は、前記貫通孔の壁面に対して前記平滑コンデンサを押圧し、押圧された前記平滑コンデンサにより、前記伝熱部材は前記貫通孔の壁面に押圧されている請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記平滑コンデンサは、
   前記平滑コンデンサの本体部から外側に突出し、複数の前記電力変換回路の正極側及び直流電源の正極側に接続される複数の正極側のコンデンサ端子及び複数の前記電力変換回路の負極側及び直流電源の負極側に接続される複数の負極側のコンデンサ端子と、
   複数の正極側の前記コンデンサ端子に接続された正極側の共通接続部材と、
   複数の負極側の前記コンデンサ端子に接続された負極側の共通接続部材と、
   コンデンサ素子と、
   前記正極側の共通接続部材と前記コンデンサ素子の正極側端子とを接続する正極端子接続部材と、
   前記負極側の共通接続部材と前記コンデンサ素子の負極側端子とを接続する負極端子接続部材と、を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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