WO2013175597A1 - インバータ装置 - Google Patents

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WO2013175597A1
WO2013175597A1 PCT/JP2012/063232 JP2012063232W WO2013175597A1 WO 2013175597 A1 WO2013175597 A1 WO 2013175597A1 JP 2012063232 W JP2012063232 W JP 2012063232W WO 2013175597 A1 WO2013175597 A1 WO 2013175597A1
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resistor
recess
inverter
inrush current
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勇樹 河内
健作 松田
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三菱電機株式会社
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    • H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
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    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the present invention relates to an inverter device.
  • Patent Document 1 in an electrical apparatus, a plurality of fins are provided on the cavity side inside a housing in which an electrical component having a large amount of heat is attached, and an electrical component that is a source of electromagnetic noise is disposed inside the housing.
  • the electrical components in the upper part of the casing and the electrical parts in the casing are electrically connected by electric wires.
  • Patent Document 1 it is necessary to provide a plurality of fins inside the housing in order to dissipate heat from the electrical components at the top of the housing, and electromagnetic waves from the electrical components that are sources of electromagnetic noise.
  • the casing In order to reduce the radiation of noise to the outside, it is necessary to make the casing into a box shape and accommodate an electrical component that is a source of electromagnetic noise so as not to collide with a plurality of fins. For this reason, the electric device tends to be large as a whole, and it is difficult to reduce the component mounting space.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an inverter device capable of reducing a component mounting space.
  • an inverter device includes a main surface, a heat dissipating fin disposed on the opposite side of the main surface, and the heat dissipation on the main surface.
  • a heat dissipation housing having a first recess provided adjacent to a region corresponding to the fin and a second recess provided adjacent to a region corresponding to the heat dissipation fin in the main surface; and the main surface
  • a semiconductor module having a diode module and an inverter module disposed in a region corresponding to the heat dissipating fin, and sealed with a sealing material in the first recess, and an electric current is provided between the diode module and the inverter module. Is connected to the inrush current suppression resistor, and the second recess is sealed with the sealing material, and between the diode module and the inverter module. Characterized in that a regenerative resistor which is gas-connected.
  • the present invention it is possible to suppress the height of the heat radiating housing from exceeding the height of the tip of the heat radiating fin, so that the component mounting space can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the inverter device according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of the inverter device 1.
  • the inverter device 1 includes a semiconductor module 10, a smoothing capacitor C, a current detector CT, a control unit CTRL, an inrush current suppression resistor 20, a relay RL, a regenerative resistor 30, a regenerative diode D, a regenerative transistor TR, and a voltage sensor SNS.
  • the semiconductor module 10 includes a diode module 10a and an inverter module 10b.
  • the inverter device 1 converts the AC power supplied from the power source PS into DC power by the diode module 10a, smoothes the DC power by the smoothing capacitor C, and converts the smoothed DC power to a plurality of switching elements by the inverter module 10b.
  • the AC power is converted to AC power by a switching operation, and the converted AC power is supplied to the motor M to drive the motor M.
  • a large-capacity capacitor may be used as the smoothing capacitor C. Therefore, a large inrush current may flow into the inverter module 10b when the power source PS is turned on. If a large inrush current flows, a plurality of switching elements in the inverter module 10b may be deteriorated.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the relay RL are connected in parallel on the P line between the diode module 10a and the inverter module 10b, and the control unit CTRL controls the relay RL when the power supply PS is turned on.
  • the output current of the diode module 10a is consumed by the inrush current suppression resistor 20 by being opened. That is, the inrush current suppression resistor 20 is electrically connected between the diode module 10a and the inverter module 10b.
  • one end T21 of the inrush current suppression resistor 20 is connected to the P side output terminal T11 of the diode module 10a, and the other end T22 of the inrush current suppression resistor 20 is connected to the P side input terminal T13 of the inverter module 10b. .
  • the motor M since the motor M operates as a generator when changing from high speed operation to deceleration operation, the regenerative power from the motor M may increase the bus voltage, and when the bus voltage increases, the inverter device 1 performs proper power conversion. It becomes difficult to perform the operation.
  • a regenerative diode D and a regenerative transistor TR are connected between the P line and the N line between the diode module 10a and the inverter module 10b, and between the intermediate node and the P line.
  • the regenerative resistor 30 is connected to the control unit CTRL, and when the input voltage of the inverter module 10b detected by the voltage sensor SNS exceeds a predetermined voltage, the regenerative power from the motor M is regenerated by turning on the regenerative transistor TR. It is made to be consumed by the resistor 30. That is, the regenerative resistor 30 is electrically connected between the diode module 10a and the inverter module 10b.
  • one end T31 of the regenerative resistor 30 is connected to the P-side output terminal T11 of the diode module 10a, and the other end T32 of the regenerative resistor 30 is connected to the P-side input terminal T13 of the inverter module 10b via the regenerative diode D. And connected to the N-side input terminal T14 of the inverter module 10b via the regenerative transistor TR.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are electrically connected between the diode module 10a and the inverter module 10b in the semiconductor module 10, and therefore when mounted, they are close to the semiconductor module 10. It is preferable to arrange.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a mounting form of the inverter device 1
  • FIG. 2B is a plan view illustrating a mounting configuration of the inverter device 1
  • FIG. 2A is a plan view of FIG. 2B
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line AA
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2B.
  • the inverter device 1 includes a heat dissipation housing 40, a semiconductor module 10, an inrush current suppression resistor 20, and a regenerative resistor 30.
  • the heat radiating case 40 accommodates the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30, the semiconductor module 10 is mounted on the main surface 40 a, and a plurality of heat radiating fins F 1 to F 6 are integrally formed with the main body of the heat radiating case 40. Has been.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are sealed in the heat radiating housing 40 with sealing materials 51 and 52.
  • the heat radiating housing 40 has grooves TR1 to TR6 extending in the CC line direction and a line AA while having a substantially rectangular parallelepiped shape as a basic configuration.
  • a groove TR7 extending in the direction is formed.
  • the heat radiating housing 40 is integrally formed into a shape as shown in FIGS. 2A to 2C, for example, by aluminum die casting.
  • the heat radiating casing 40 has grooves TR1 to TR6 and a groove TR7 formed on the opposite side of the main surface 40a, and a plurality of heat radiating fins F1 to F6 are arranged on the opposite side of the main surface 40a. ing.
  • a first recess 40b is provided on the main surface 40a of the heat radiating housing 40 in a region 40a2 adjacent to the region 40a1 corresponding to the heat radiating fins F1 to F6.
  • the wall portion WL1 surrounding the first recess 40b is separated from the plurality of heat radiating fins F1 to F6 via the groove TR1.
  • the first recess 40b has a shape corresponding to the region 40a2, and is formed in, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • a second recess 40c is provided in a region 40a3 adjacent to the region 40a1 corresponding to the radiation fins F1 to F6 on the main surface 40a of the heat radiating housing 40.
  • the wall portion WL2 surrounding the second recess 40c is separated from the plurality of heat radiating fins F1 to F6 via the groove TR7.
  • the second recess 40c has a shape corresponding to the region 40a3, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, for example.
  • the semiconductor module 10 is disposed in a region 40a1 corresponding to the heat radiation fins F1 to F6 on the main surface 40a of the heat radiation housing 40. As a result, heat generated by the switching operation of the plurality of switching elements in the semiconductor module 10 can be efficiently radiated from the region 40a1 on the main surface 40a through the radiation fins F1 to F6.
  • the inrush current suppression resistor 20 is accommodated in the first recess 40b and sealed with the sealing material 51 in the first recess 40b.
  • the sealing material 51 is, for example, cement having thermal conductivity, and transmits heat generated by the inrush current suppression resistor 20 to the wall portion WL ⁇ b> 1 of the heat radiating housing 40. Thereby, the heat generated by the inrush current suppression resistor 20 can be efficiently radiated from the sealing material 51 through the wall portion WL1. Further, since the wall portion WL1 is separated from the radiation fins F1 to F6, the heat generated by the inrush current suppression resistor 20 can be radiated without interfering with the heat radiation path of the heat generated by the semiconductor module 10.
  • the regenerative resistor 30 is accommodated in the second recess 40c and sealed with a sealing material 52 in the second recess 40c.
  • the sealing material 52 is, for example, cement having thermal conductivity, and transmits heat generated by the regenerative resistor 30 to the wall portion WL ⁇ b> 2 of the heat radiating housing 40. Thereby, the heat generated in the regenerative resistor 30 can be efficiently dissipated from the sealing material 52 through the wall portion WL2. Further, since the wall portion WL2 is separated from the radiation fins F1 to F6, the heat generated by the regenerative resistor 30 can be radiated without interfering with the heat radiation path of the heat generated by the semiconductor module 10.
  • the semiconductor module 10 has terminal pins P-Tr, P-Ts, and P-Tt as input terminals Tr, Ts, and Tt (FIG. 1) of the diode module 10a, and the terminal pins P-Tr, P-Ts, P-Tt is connected to the power source PS (see FIG. 1) via the printed wiring board PCB.
  • the semiconductor module 10 has terminal pins PT11 and PT12 as output terminals T11 and T12 (see FIG. 1) of the diode module 10a, and the terminal pin PT11 suppresses inrush current via the printed wiring board PCB. It is connected to one end T21 of the resistor 20 and one end T31 (see FIG. 1) of the regenerative resistor 30.
  • the terminal pin PT11 is connected to the N-side input terminal T14 (see FIG. 1) of the inverter module 10b via the printed wiring board PCB.
  • the semiconductor module 10 has terminal pins PT13 and PT14 as input terminals T13 and T14 (see FIG. 1) of the inverter module 10b, and the terminal pin PT13 suppresses inrush current via the printed wiring board PCB.
  • the resistor 20 is connected to the other end T22 (see FIG. 1) and is connected to the other end T32 (see FIG. 1) of the regenerative resistor 30 through the printed circuit board PCB and the regenerative diode D (see FIG. 1). Yes.
  • the semiconductor module 10 has terminal pins P-Tu, P-Tv, and P-Tw as output terminals Tu, Tv, and Tw of the inverter module 10b.
  • the terminal pins P-Tu, P-Tv, and P-Tw are printed It is connected to a motor M (see FIG. 1) via a wiring board PCB.
  • the smoothing capacitor C, the relay RL, the regenerative diode D, the regenerative transistor TR, and the voltage sensor SNS shown in FIG. 1 are not shown in FIG. 2, but may be mounted on, for example, a printed wiring board PCB, It may be mounted at a position adjacent to the wiring board PCB.
  • the heat dissipation housing in which the semiconductor module 10 is arranged on the main surface is formed in a box shape, and the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are mounted therein.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are provided in order to dissipate heat from the semiconductor module 10 on the main surface of the heat dissipating case. It is necessary to accommodate it so that it does not hit the radiating fin. For this reason, the inverter device tends to be large as a whole, and it is difficult to reduce the component mounting space.
  • the inrush current suppression resistor 20 is sealed with the sealing material 51 in the first recess 40b provided adjacent to the region corresponding to the radiation fins F1 to F6 on the main surface 40a.
  • the regenerative resistor 30 is sealed with a sealing material 52 in a second recess 40b provided adjacent to a region corresponding to the heat radiation fins F1 to F6 on the main surface 40a.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are mounted on the printed circuit board PCB.
  • the manufacturing cost of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 is likely to be high, and the manufacturing cost of the inverter device may be high.
  • the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are embedded in the first recess 40b and the second recess 40c, and the ceramics covered to protect the built-in resistance Since an aluminum housing is not required, the functions of regenerative resistance and inrush current suppression resistance can be obtained at low cost. Thereby, the manufacturing cost of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 can be reduced, and the manufacturing cost of the inverter device can be reduced. Further, since the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are embedded in the first recess 40b and the second recess 40c, it is not necessary to attach them with a fixed screw or the like, and the number of assembly steps can be reduced.
  • the inrush current suppression resistor 20 electrically connected between the diode module 10a and the inverter module 10b is sealed in the first recess 40b located adjacent to the semiconductor module 10.
  • the regenerative resistor 30 electrically connected between the diode module 10 a and the inverter module 10 b is sealed in the second recess 40 c located at a position adjacent to the semiconductor module 10.
  • the heat radiating housing 40 is integrally formed by, for example, aluminum die casting. Since the radiating fins F1 to F6 are integrated with the radiating casing 40, it is not necessary to connect the radiating fins F1 to F6 to the radiating casing 40, and the number of assembling steps can be reduced.
  • the heat radiating housing in which the semiconductor module 10 is arranged on the main surface is formed in a box shape, a plurality of heat radiating fins are provided therein, and the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are heated between the heat radiating fins.
  • the heat generated in the semiconductor module 10 is radiated from the main surface of the heat radiating case through the heat radiating fins, the heat generated in the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 is likely to interfere.
  • the wall WL1 surrounding the first recess 40b is separated from the plurality of radiating fins F1 to F6 via the groove TR1.
  • the heat generated in the inrush current suppression resistor 20 can be radiated without interfering with the heat radiation path of the heat generated in the semiconductor module 10.
  • the wall portion WL2 surrounding the second recess 40c is separated from the plurality of heat radiation fins F1 to F6 via the groove TR7.
  • the heat generated in the regenerative resistor 30 can be radiated without interfering with the heat radiation path of the heat generated in the semiconductor module 10. Therefore, efficient heat dissipation is easy for each of the semiconductor module 10, the inrush current suppression resistor 20, and the regenerative resistor 30.
  • Embodiment 2 an inverter device 1i according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of Embodiment 1.
  • the temperatures of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 are not particularly considered, but in the second embodiment, the temperatures of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 can be monitored.
  • the inverter device 1i further includes a temperature sensor (first temperature sensor) 61i and a temperature sensor (second temperature sensor) 62i.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of the inverter device 1i.
  • the temperature sensor 61i detects the temperature of the inrush current suppression resistor 20 and supplies the detection result to the control unit CTRL.
  • the temperature sensor 62i detects the temperature of the regenerative resistor 30 and supplies the detection result to the control unit CTRL.
  • the control unit CTRL compares, for example, the temperature of the inrush current suppression resistor 20 with a predetermined first threshold according to the detection result of the temperature sensor 61i and the detection result of the temperature sensor 62i, and the temperature of the regenerative resistor 30 and the predetermined value. It is determined whether or not abnormal heat generation has occurred in at least one of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 by comparing with a second threshold value or the like. When the abnormal heat generation occurs in at least one of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30, the control unit CTRL stops the inverter device 1i by turning off the power source PS. Thereby, at least one of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 can be prevented from burning.
  • FIG. 4 is a diagram showing a mounting configuration of the inverter device 1i.
  • the temperature sensor 61i is housed in the first recess 40b together with the inrush current suppression resistor 20, and is sealed in the first recess 40b together with the inrush current suppression resistor 20 by the sealing material 51. Thereby, the temperature sensor 61 i can detect the temperature of the inrush current suppression resistor 20.
  • a wiring (not shown) is connected to the control unit CTRL (see FIG. 3) via the printed wiring board PCB.
  • the temperature sensor 61i is, for example, a thermistor, a resistance temperature detector, a thermocouple, or the like.
  • the temperature sensor 62i is housed in the second recess 40c together with the regenerative resistor 30 and is sealed in the second recess 40c together with the regenerative resistor 30 by the sealing material 52. Thereby, the temperature sensor 62 i can detect the temperature of the regenerative resistor 30.
  • a wiring (not shown) is connected to the control unit CTRL (see FIG. 3) via the printed wiring board PCB.
  • the temperature sensor 62i is, for example, a thermistor, a resistance temperature detector, a thermocouple, or the like.
  • the temperature sensor 61i is sealed with the sealing material 51 together with the inrush current suppression resistor 20 in the first recess 40b, and the temperature sensor 62i is in the second recess 40c. It is sealed with a sealing material 52 together with the regenerative resistor 30. Thereby, the temperature of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 can be monitored while suppressing an increase in the component mounting space.
  • Embodiment 3 An inverter device 1j according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 An inverter device 1j according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 An inverter device 1j according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1. FIG.
  • the printed wiring board PCB is interposed in the electrical connection between the semiconductor module 10 and the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30.
  • the semiconductor module 10 and the inrush current are inrush.
  • the printed wiring board PCB is not interposed in the electrical connection between the current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30.
  • the semiconductor module 10j further includes a regenerative diode D, a regenerative transistor TR, and a voltage sensor SNS in addition to the diode module 10a and the inverter module 10b.
  • the semiconductor module 10j it is possible to provide the terminal T111j and the terminal T131j as terminals to be directly connected to the one end T21 and the other end T22 of the inrush current suppression resistor 20, and the one end T31 and the other end of the regenerative resistor 30. It is possible to provide a terminal T112j and a terminal T132j as terminals to be directly connected to T32.
  • FIG. 6 is a diagram showing a mounting configuration of the inverter device 1j.
  • the semiconductor module 10j has terminal pins P-T111j and P-T131j as terminals T111j and T131j (see FIG. 5).
  • the terminal pins P-T111j and P-T131j extend from the semiconductor module 10j to the inside of the first recess 40b. It extends and is connected to both ends T21 and T22 (see FIG. 5) of the inrush current suppression resistor 20.
  • the semiconductor module 10j has terminal pins P-T112j and P-T132j as a terminal T112j and a terminal T132j (see FIG. 5).
  • the terminal pins P-T112j and P-T132j are located in the second recess 40c from the semiconductor module 10j. And is connected to both ends T31 and T32 (see FIG. 5) of the regenerative resistor 30.
  • the terminal pins P-T111j and P-T131j extend from the semiconductor module 10j into the first recess 40b and are connected to both ends of the inrush current suppression resistor 20, and the terminal pin P -T112j and P-T132j extend from the semiconductor module 10j into the second recess 40c and are connected to both ends of the regenerative resistor 30.
  • the width W in the planar direction of the heat radiating housing 40 can be easily reduced, and the component mounting space can be further reduced.
  • the number of wires between each of the inrush current suppression resistor 20 and the regenerative resistor 30 and each of the diode module 10a and the inverter module 10b can be reduced, and the number of assembly steps can be further reduced.
  • the inverter device according to the present invention is useful for mounting a semiconductor module.

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Abstract

　インバータ装置は、主面と、前記主面の反対側に配された放熱フィンと、前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第１の凹部と前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第２の凹部とを有する放熱筐体と、前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に配され、ダイオードモジュール及びインバータモジュールを有する半導体モジュールと、前記第１の凹部内に封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された突入電流抑制抵抗と、前記第２の凹部内に前記封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された回生抵抗とを備える。

Description

インバータ装置
　本発明は、インバータ装置に関する。
　特許文献１には、電気装置において、発熱量の大きい電気部品が上部に取り付けられた筐体の内部の空洞側に複数のフィンを設け、電磁ノイズの発生源となる電気部品を筐体の内部に配置し、筐体上部の電気部品と筐体内部の電気部品とを電線により電気的に接続することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、発熱量の大きい電気部品の放熱が良好であるとともに、電磁ノイズの発生源となる電気部品から外部への電磁ノイズの放射が小さな電気装置を実現できるとされている。
特開平１０－５１９１２号公報
　特許文献１に記載の技術では、筐体上部の電気部品からの熱を放熱するために筐体の内部に複数のフィンを設ける必要があるとともに、電磁ノイズの発生源となる電気部品からの電磁ノイズの外部への放射を小さくするために筐体を箱型にしてその内部に電磁ノイズの発生源となる電気部品を複数のフィンにぶつからないように収容する必要がある。このため、電気装置が全体として大型になりやすく、部品実装スペースを低減することが困難である。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品実装スペースを低減できるインバータ装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるインバータ装置は、主面と、前記主面の反対側に配された放熱フィンと、前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第１の凹部と前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第２の凹部とを有する放熱筐体と、前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に配され、ダイオードモジュール及びインバータモジュールを有する半導体モジュールと、前記第１の凹部内に封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された突入電流抑制抵抗と、前記第２の凹部内に前記封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された回生抵抗とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、放熱筐体の高さが放熱フィンの先端の高さを超えて高くなることを抑制できるので、部品実装スペースを低減できる。
図１は、実施の形態１にかかるインバータ装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかるインバータ装置の構成を示す図である。 図３は、実施の形態２にかかるインバータ装置の構成を示す図である。 図４は、実施の形態２にかかるインバータ装置の構成を示す図である。 図５は、実施の形態３にかかるインバータ装置の構成を示す図である。 図６は、実施の形態３にかかるインバータ装置の構成を示す図である。
　以下に、本発明にかかるインバータ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　実施の形態１にかかるインバータ装置１の回路構成について図１を用いて説明する。図１は、インバータ装置１の回路構成を示す図である。
　インバータ装置１は、半導体モジュール１０、平滑コンデンサＣ、電流検出器ＣＴ、制御部ＣＴＲＬ、突入電流抑制抵抗２０、リレーＲＬ、回生抵抗３０、回生ダイオードＤ、回生トランジスタＴＲ、電圧センサＳＮＳを備える。半導体モジュール１０は、ダイオードモジュール１０ａ及びインバータモジュール１０ｂを有する。
　インバータ装置１は、電源ＰＳから供給された交流電力をダイオードモジュール１０ａで直流電力に変換し、直流電力を平滑コンデンサＣで平滑化し、平滑化された直流電力をインバータモジュール１０ｂで複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、変換された交流電力をモータＭに供給してモータＭを駆動する。
　このとき、平滑コンデンサＣによる平滑化を効率的に行わせるために、平滑コンデンサＣに大容量のコンデンサを用いることがある。そのため、電源ＰＳの投入時にインバータモジュール１０ｂへ大きな突入電流が流れ込む可能性があり、大きな突入電流が流れ込むとインバータモジュール１０ｂ内の複数のスイッチング素子が劣化する可能性がある。
　この突入電流を抑制するために、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間のＰライン上に突入電流抑制抵抗２０及びリレーＲＬを並列接続し、制御部ＣＴＲＬは、電源ＰＳの投入時にリレーＲＬを開状態にさせてダイオードモジュール１０ａの出力電流が突入電流抑制抵抗２０で消費されるようにする。すなわち、突入電流抑制抵抗２０は、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間に電気的に接続されている。例えば、突入電流抑制抵抗２０の一端Ｔ２１は、ダイオードモジュール１０ａのＰ側出力端子Ｔ１１に接続され、突入電流抑制抵抗２０の他端Ｔ２２は、インバータモジュール１０ｂのＰ側入力端子Ｔ１３に接続されている。
　また、モータＭは、高速運転から減速運転になると発電機として動作するので、モータＭからの回生電力により母線電圧が上昇する可能性があり、母線電圧が上昇するとインバータ装置１が適正な電力変換動作を行うことが困難になる。
　この母線電圧の上昇を抑制するために、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間においてＰラインとＮラインとの間に回生ダイオードＤ及び回生トランジスタＴＲを接続しその中間ノードとＰラインとの間に回生抵抗３０を接続し、制御部ＣＴＲＬは、電圧センサＳＮＳにより検出されたインバータモジュール１０ｂの入力側電圧が所定電圧を超えた場合に回生トランジスタＴＲをオンさせてモータＭからの回生電力が回生抵抗３０で消費されるようにする。すなわち、回生抵抗３０は、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間に電気的に接続されている。例えば、回生抵抗３０の一端Ｔ３１は、ダイオードモジュール１０ａのＰ側出力端子Ｔ１１に接続され、回生抵抗３０の他端Ｔ３２は、回生ダイオードＤを介してインバータモジュール１０ｂのＰ側入力端子Ｔ１３に接続されており、回生トランジスタＴＲを介してインバータモジュール１０ｂのＮ側入力端子Ｔ１４に接続されている。
　このように、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０は、半導体モジュール１０におけるダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間に電気的に接続されるので、実装する際には、半導体モジュール１０の近くに配置することが好ましい。
　次に、インバータ装置１の実装構成について図２を用いて説明する。図２は、インバータ装置１の実装形態を示す図であり、図２（ｂ）は、インバータ装置１の実装構成を示す平面図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）の平面図をＡ－Ａ線で切った場合の断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の平面図をＣ－Ｃ線で切った場合の断面図である。
　インバータ装置１は、放熱筐体４０、半導体モジュール１０、突入電流抑制抵抗２０、及び回生抵抗３０を備える。
　放熱筐体４０は、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を収容するとともに、その主面４０ａ上に半導体モジュール１０が搭載され、複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６が放熱筐体４０の本体と一体成型されている。突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０は、放熱筐体４０内に封止材５１、５２で封止されている。
　具体的には、放熱筐体４０は、図２（ａ）～（ｃ）に示すように、略直方体形状を基本構成としつつＣ－Ｃ線方向に延びた溝ＴＲ１～ＴＲ６とＡ－Ａ線方向に延びた溝ＴＲ７とが形成されている。放熱筐体４０は、例えばアルミダイカストで図２（ａ）～（ｃ）に示すような形状に一体成形されている。
　より具体的には、放熱筐体４０は、主面４０ａの反対側に溝ＴＲ１～ＴＲ６と溝ＴＲ７とが形成されており、主面４０ａの反対側に複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６が配されている。放熱筐体４０の主面４０ａにおいて、放熱フィンＦ１～Ｆ６に対応した領域４０ａ１に隣接した領域４０ａ２には、第１の凹部４０ｂが設けられている。放熱筐体４０において、第１の凹部４０ｂを囲む壁部ＷＬ１は、複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６から溝ＴＲ１を介して離間している。第１の凹部４０ｂは、領域４０ａ２に対応した形状を有しており、例えば略直方体形状に形成されている。また、放熱筐体４０の主面４０ａにおいて、放熱フィンＦ１～Ｆ６に対応した領域４０ａ１に隣接した領域４０ａ３には、第２の凹部４０ｃが設けられている。放熱筐体４０において、第２の凹部４０ｃを囲む壁部ＷＬ２は、複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６から溝ＴＲ７を介して離間している。第２の凹部４０ｃは、領域４０ａ３に対応した形状を有しており、例えば略直方体形状に形成されている。
　半導体モジュール１０は、放熱筐体４０の主面４０ａにおける放熱フィンＦ１～Ｆ６に対応した領域４０ａ１に配されている。これにより、半導体モジュール１０における複数のスイッチング素子のスイッチング動作などにより発生した熱が主面４０ａにおける領域４０ａ１から放熱フィンＦ１～Ｆ６を介して効率的に放熱できる。
　突入電流抑制抵抗２０は、第１の凹部４０ｂ内に収容され、第１の凹部４０ｂ内に封止材５１で封止されている。封止材５１は、例えば熱伝導性を有するセメントであり、突入電流抑制抵抗２０で発生した熱を放熱筐体４０の壁部ＷＬ１へ伝達する。これにより、突入電流抑制抵抗２０で発生した熱が封止材５１から壁部ＷＬ１を介して効率的に放熱できる。また、壁部ＷＬ１が放熱フィンＦ１～Ｆ６から離間しているので、突入電流抑制抵抗２０で発生した熱を、半導体モジュール１０で発生した熱の放熱経路と干渉せずに放熱することができる。
　回生抵抗３０は、第２の凹部４０ｃ内に収容され、第２の凹部４０ｃ内に封止材５２で封止されている。封止材５２は、例えば熱伝導性を有するセメントであり、回生抵抗３０で発生した熱を放熱筐体４０の壁部ＷＬ２へ伝達する。これにより、回生抵抗３０で発生した熱が封止材５２から壁部ＷＬ２を介して効率的に放熱できる。また、壁部ＷＬ２が放熱フィンＦ１～Ｆ６から離間しているので、回生抵抗３０で発生した熱を、半導体モジュール１０で発生した熱の放熱経路と干渉せずに放熱することができる。
　また、半導体モジュール１０は、ダイオードモジュール１０ａの入力端子Ｔｒ、Ｔｓ、Ｔｔ（図１）として端子ピンＰ－Ｔｒ、Ｐ－Ｔｓ、Ｐ－Ｔｔを有し、端子ピンＰ－Ｔｒ、Ｐ－Ｔｓ、Ｐ－Ｔｔは、プリント配線基板ＰＣＢを介して電源ＰＳ（図１参照）に接続されている。半導体モジュール１０は、ダイオードモジュール１０ａの出力端子Ｔ１１、Ｔ１２（図１参照）として端子ピンＰ－Ｔ１１、Ｐ－Ｔ１２を有し、端子ピンＰ－Ｔ１１は、プリント配線基板ＰＣＢを介して突入電流抑制抵抗２０の一端Ｔ２１及び回生抵抗３０の一端Ｔ３１（図１参照）に接続されている。端子ピンＰ－Ｔ１１は、プリント配線基板ＰＣＢを介してインバータモジュール１０ｂのＮ側入力端子Ｔ１４（図１参照）に接続されている。
　半導体モジュール１０は、インバータモジュール１０ｂの入力端子Ｔ１３、Ｔ１４（図１参照）として端子ピンＰ－Ｔ１３、Ｐ－Ｔ１４を有し、端子ピンＰ－Ｔ１３は、プリント配線基板ＰＣＢを介して突入電流抑制抵抗２０の他端Ｔ２２（図１参照）に接続されているとともに、プリント配線基板ＰＣＢ及び回生ダイオードＤ（図１参照）を介して回生抵抗３０の他端Ｔ３２（図１参照）に接続されている。半導体モジュール１０は、インバータモジュール１０ｂの出力端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗとして端子ピンＰ－Ｔｕ、Ｐ－Ｔｖ、Ｐ－Ｔｗを有し、端子ピンＰ－Ｔｕ、Ｐ－Ｔｖ、Ｐ－Ｔｗは、プリント配線基板ＰＣＢを介してモータＭ（図１参照）に接続されている。
　なお、図２に示す端子ピンの配置は例示的なものであり、図２に示す場合に限定されない。また、図１に示す平滑コンデンサＣ、リレーＲＬ、回生ダイオードＤ、回生トランジスタＴＲ、及び電圧センサＳＮＳは、図２に図示しないが、例えばプリント配線基板ＰＣＢ上に実装されていてもよいし、プリント配線基板ＰＣＢに隣接した位置で実装されていてもよい。
　ここで、仮に、半導体モジュール１０が主面上に配された放熱筐体を箱型に形成しその内部に突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を実装した場合を考える。この場合、放熱筐体主面上の半導体モジュール１０からの熱を放熱するために放熱筐体の内部に複数の放熱フィンを設ける必要があるとともに、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を複数の放熱フィンにぶつからないように収容する必要がある。このため、インバータ装置が全体として大型になりやすく、部品実装スペースを低減することが困難である。
　それに対して、実施の形態１では、突入電流抑制抵抗２０が、主面４０ａにおける放熱フィンＦ１～Ｆ６に対応した領域に隣接して設けられた第１の凹部４０ｂ内に封止材５１で封止されており、回生抵抗３０が、主面４０ａにおける放熱フィンＦ１～Ｆ６に対応した領域に隣接して設けられた第２の凹部４０ｂ内に封止材５２で封止されている。これにより、放熱筐体４０の高さＨ（図２（ａ）参照）が放熱フィンＦ１～Ｆ６の先端の高さを超えて高くなることを抑制できるので、部品実装スペースを低減できる。
　あるいは、仮に、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０をプリント配線基板ＰＣＢ上に実装する場合を考える。この場合、これらの抵抗は位置固定や抵抗線断線時の保護のために、セラミックや金属のケースに収めセメントで封止する必要がある。これにより、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の製造コストが高くなりやすく、インバータ装置の製造コストも高くなる可能性がある。
　それに対して、実施の形態１では、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を第１の凹部４０ｂ内及び第２の凹部４０ｃ内に埋め込んでおり、内蔵する抵抗を保護するため覆っていたセラミックやアルミの筺体が必要なくなるので、安価で回生抵抗や突入電流抑制抵抗の機能を得ることができる。これにより、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の製造コストを低減でき、インバータ装置の製造コストを低減できる。また、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を第１の凹部４０ｂ内及び第２の凹部４０ｃ内に埋め込んでいるため、固定のネジ等による取り付けの必要がなくなり、組み立て工数を削減できる。
　また、実施の形態１では、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間に電気的に接続された突入電流抑制抵抗２０が、半導体モジュール１０に隣接した位置にある第１の凹部４０ｂ内に封止され、ダイオードモジュール１０ａとインバータモジュール１０ｂとの間に電気的に接続された回生抵抗３０が、半導体モジュール１０に隣接した位置にある第２の凹部４０ｃ内に封止されている。これにより、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０のそれぞれとダイオードモジュール１０ａ及びインバータモジュール１０ｂのそれぞれとの配線長を容易に短くできる。
　また、実施の形態１では、放熱筐体４０は、例えば、アルミダイカストで一体成形されている。放熱フィンＦ１～Ｆ６が放熱筐体４０に一体化されているので、放熱フィンＦ１～Ｆ６を放熱筐体４０に接続する必要もなくなり、組み立て工数を削減できる。
　あるいは、仮に、半導体モジュール１０が主面上に配された放熱筐体を箱型に形成しその内部に複数の放熱フィンを設け、放熱フィンの間に突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０を熱伝導性の固定材で固定して実装した場合を考える。この場合、半導体モジュール１０で発生した熱が放熱筐体の主面から放熱フィンを介して放熱される際に、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０で発生した熱が干渉しやすく、例えば放熱筐体の主面から放熱フィンへ向かう方向と逆方向の熱の流れを生成する可能性があり、半導体モジュール１０、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０のそれぞれについて効率的な放熱が困難になる。
　それに対して、実施の形態１では、第１の凹部４０ｂを囲む壁部ＷＬ１が、複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６から溝ＴＲ１を介して離間している。これにより、突入電流抑制抵抗２０で発生した熱を、半導体モジュール１０で発生した熱の放熱経路と干渉せずに放熱することができる。また、第２の凹部４０ｃを囲む壁部ＷＬ２が、複数の放熱フィンＦ１～Ｆ６から溝ＴＲ７を介して離間している。これにより、回生抵抗３０で発生した熱を、半導体モジュール１０で発生した熱の放熱経路と干渉せずに放熱することができる。したがって、半導体モジュール１０、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０のそれぞれについて効率的な放熱が容易である。
実施の形態２．
　次に、実施の形態２にかかるインバータ装置１ｉについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　実施の形態１では、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の温度について特に考慮していないが、実施の形態２では、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の温度を監視できるようにする。
　具体的には、インバータ装置１ｉは、図３に示すように、温度センサ（第１の温度センサ）６１ｉ及び温度センサ（第２の温度センサ）６２ｉをさらに備える。図３は、インバータ装置１ｉの回路構成を示す図である。温度センサ６１ｉは、突入電流抑制抵抗２０の温度を検知し、検知結果を制御部ＣＴＲＬへ供給する。温度センサ６２ｉは、回生抵抗３０の温度を検知し、検知結果を制御部ＣＴＲＬへ供給する。制御部ＣＴＲＬは、温度センサ６１ｉによる検知結果と温度センサ６２ｉによる検知結果とに応じて、例えば突入電流抑制抵抗２０の温度と所定の第１の閾値とを比較し回生抵抗３０の温度と所定の第２の閾値とを比較することなどにより、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の少なくとも一方に異常発熱が発生しているか否かを判断する。制御部ＣＴＲＬは、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の少なくとも一方に異常発熱が発生している場合、電源ＰＳをオフさせることなどにより、インバータ装置１ｉを停止させる。これにより、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の少なくとも一方の焼損等を抑制できる。
　また、インバータ装置１ｉの実装構成が、図４に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。図４は、インバータ装置１ｉの実装構成を示す図である。
　温度センサ６１ｉは、第１の凹部４０ｂ内に突入電流抑制抵抗２０とともに収容され、第１の凹部４０ｂ内に突入電流抑制抵抗２０とともに封止材５１で封止されている。これにより、温度センサ６１ｉは、突入電流抑制抵抗２０の温度を検知できる。また、温度センサ６１ｉは、図示しない配線がプリント配線基板ＰＣＢを介して制御部ＣＴＲＬ（図３参照）に接続されている。温度センサ６１ｉは、例えば、サーミスタ、測温抵抗体、及び熱電対などである。
　温度センサ６２ｉは、第２の凹部４０ｃ内に回生抵抗３０とともに収容され、第２の凹部４０ｃ内に回生抵抗３０とともに封止材５２で封止されている。これにより、温度センサ６２ｉは、回生抵抗３０の温度を検知できる。また、温度センサ６２ｉは、図示しない配線がプリント配線基板ＰＣＢを介して制御部ＣＴＲＬ（図３参照）に接続されている。温度センサ６２ｉは、例えば、サーミスタ、測温抵抗体、及び熱電対などである。
　このように、実施の形態２では、温度センサ６１ｉが、第１の凹部４０ｂ内に突入電流抑制抵抗２０とともに封止材５１で封止されており、温度センサ６２ｉが、第２の凹部４０ｃ内に回生抵抗３０とともに封止材５２で封止されている。これにより、部品実装スペースの増大を抑制しながら、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０の温度を監視できる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３にかかるインバータ装置１ｊについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　実施の形態１では、半導体モジュール１０と突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０との間の電気的な接続にプリント配線基板ＰＣＢが介在しているが、実施の形態３では、半導体モジュール１０と突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０との間の電気的な接続にプリント配線基板ＰＣＢが介在しないようにする。
　具体的には、インバータ装置１ｊでは、図５に示すように、半導体モジュール１０ｊが、ダイオードモジュール１０ａ及びインバータモジュール１０ｂに加えて、回生ダイオードＤ、回生トランジスタＴＲ、及び電圧センサＳＮＳをさらに含む。これにより、半導体モジュール１０ｊでは、突入電流抑制抵抗２０の一端Ｔ２１及び他端Ｔ２２に直接接続すべき端子として、端子Ｔ１１１ｊ及び端子Ｔ１３１ｊを設けることが可能になり、回生抵抗３０の一端Ｔ３１及び他端Ｔ３２に直接接続すべき端子として、端子Ｔ１１２ｊ及び端子Ｔ１３２ｊを設けることが可能になる。
　また、インバータ装置１ｊの実装構成が、図６に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。図６は、インバータ装置１ｊの実装構成を示す図である。
　半導体モジュール１０ｊは、端子Ｔ１１１ｊ、Ｔ１３１ｊ（図５参照）として端子ピンＰ－Ｔ１１１ｊ、Ｐ－Ｔ１３１ｊを有し、端子ピンＰ－Ｔ１１１ｊ、Ｐ－Ｔ１３１ｊは、半導体モジュール１０ｊから第１の凹部４０ｂ内まで延びて突入電流抑制抵抗２０の両端Ｔ２１、Ｔ２２（図５参照）に接続されている。
　半導体モジュール１０ｊは、端子Ｔ１１２ｊ及び端子Ｔ１３２ｊ（図５参照）として端子ピンＰ－Ｔ１１２ｊ、Ｐ－Ｔ１３２ｊを有し、端子ピンＰ－Ｔ１１２ｊ、Ｐ－Ｔ１３２ｊは、半導体モジュール１０ｊから第２の凹部４０ｃ内まで延びて回生抵抗３０の両端Ｔ３１、Ｔ３２（図５参照）に接続されている。
　このように、実施の形態３では、端子ピンＰ－Ｔ１１１ｊ、Ｐ－Ｔ１３１ｊが、半導体モジュール１０ｊから第１の凹部４０ｂ内まで延びて突入電流抑制抵抗２０の両端に接続されており、端子ピンＰ－Ｔ１１２ｊ、Ｐ－Ｔ１３２ｊが、半導体モジュール１０ｊから第２の凹部４０ｃ内まで延びて回生抵抗３０の両端に接続されている。これにより、放熱筐体４０の平面方向の幅Ｗを容易に低減でき、部品実装スペースをさらに低減できる。
　また、実施の形態３では、突入電流抑制抵抗２０及び回生抵抗３０のそれぞれとダイオードモジュール１０ａ及びインバータモジュール１０ｂのそれぞれとの間の配線数を低減でき、組み立て工数をさらに削減できる。
　以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、半導体モジュールの実装に有用である。
　１、１ｉ、１ｊ　インバータ装置
　１０、１０ｊ　半導体モジュール
　１０ａ　ダイオードモジュール
　１０ｂ　インバータモジュール
　２０　突入電流抑制抵抗
　３０　回生抵抗
　４０　放熱筐体
　４０ａ　主面
　４０ｂ　第１の凹部
　４０ｃ　第２の凹部
　５１、５２　封止材
　６１ｉ、６２ｉ　温度センサ
　Ｆ１～Ｆ６　放熱フィン

Claims (4)

  1. 　主面と、前記主面の反対側に配された放熱フィンと、前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第１の凹部と前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に隣接して設けられた第２の凹部とを有する放熱筐体と、
    　前記主面における前記放熱フィンに対応した領域に配され、ダイオードモジュール及びインバータモジュールを有する半導体モジュールと、
    　前記第１の凹部内に封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された突入電流抑制抵抗と、
    　前記第２の凹部内に前記封止材で封止され、前記ダイオードモジュールと前記インバータモジュールとの間に電気的に接続された回生抵抗と、
    　を備えたことを特徴とするインバータ装置。
  2. 　前記放熱筐体は、アルミダイカストで一体成形されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
  3. 　前記第１の凹部内に前記封止材で封止され、前記突入電流抑制抵抗の温度を検知する第１の温度センサと、
    　前記第２の凹部内に前記封止材で封止され、前記回生抵抗の温度を検知する第２の温度センサと、
    　をさらに備えた
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
  4. 　前記半導体モジュールは、
    　前記ダイオードモジュールに接続された第１の端子ピンと、
    　前記インバータモジュールに接続された第２の端子ピンと、
    　前記ダイオードモジュールに接続された第３の端子ピンと、
    　前記インバータモジュールに接続された第４の端子ピンと、
    　をさらに有し、
    　前記第１の端子ピン及び前記第２の端子ピンは、前記半導体モジュールから前記第１の凹部内まで延びて前記突入電流抑制抵抗の両端に接続されており、
    　前記第３の端子ピン及び前記第４の端子ピンは、前記半導体モジュールから前記第２の凹部内まで延びて前記回生抵抗の両端に接続されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
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