WO2023286329A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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capacitor
current
main circuit
cooler
connection conductor
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隆宏 荒木
健 徳山
政宏 妹尾
典幸 前川
滋久 青柳
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
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    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing

Definitions

  • the present invention relates to a power converter.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which control circuits (gate terminals) are arranged on the left and right in order to reduce abrupt current changes (surges) during switching.
  • Patent Document 1 Based on the configuration of Patent Document 1, it is necessary to realize magnetic interference suppression while responding to customer requests for miniaturization, so the present invention provides a power converter that achieves both thinness and reliability. That is the purpose.
  • a power conversion device includes an inverter circuit configured by a plurality of switching elements, a first capacitor and a second capacitor connected in parallel with the inverter circuit, a control circuit section for controlling the inverter circuit, and the first capacitor. and a connection conductor portion for connecting the second capacitor, and a conductive member is arranged between the control circuit portion and the connection conductor portion.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a power conversion device having the configuration of the present invention and a view with a housing cover removed;
  • a diagram for explaining a configuration of a switching element of the power conversion device of FIG. 4 is a connection perspective view of the switching element of FIG. 3 and the main circuit board;
  • FIG. AA sectional view of the power converter of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention A diagram for explaining the movement of the resonance current in FIG. Diagram explaining induced current and magnetic flux in FIG. Sectional drawing of the power converter device based on the 2nd Embodiment of this invention Figure 8 with housing
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a power converter having the configuration of the present invention and a view with the housing cover removed.
  • the housing 2 of the power converter includes a DC input terminal 16 for supplying a DC current to an inverter circuit provided inside the housing 2, an AC conductor 19 for outputting AC current from the inverter circuit to an external motor (not shown), and an inverter. It has a coolant inlet 17 for supplying a coolant for cooling the circuit into the housing 2 and a control signal input/output terminal 18 for transmitting a control signal for the inverter circuit to an external controller. A part of the control signal input/output terminal 18 protrudes from the housing 2 for connection with a peripheral device of the housing 2 . Since the housing 2 seals the inside, it prevents foreign matter and water from entering the inverter circuit from the outside.
  • the housing 2 is made of aluminum, iron, or the like.
  • a first capacitor 1 which is a capacitor for smoothing a DC current input from a DC input terminal 16, a main circuit section 3 for converting the DC current into an AC current, and a main circuit section 3.
  • a cooler 13 which is a coolant water passage for cooling, and a control circuit unit 7 for controlling an inverter circuit based on a command input from an external control device are mounted.
  • Fig. 2 is a circuit diagram of the power converter in Fig. 1 and a diagram for explaining the movement of the current in the main circuit.
  • the main circuit section 3 of the inverter circuit is composed of a DC input terminal 16, a second capacitor 8, an IGBT element 5a, a diode element 5b, and an AC conductor 19.
  • the first capacitor 1 is connected in parallel with the positive and negative electrodes of the DC input terminal 16 .
  • the IGBT element 5a is connected in series with the diode element 5b.
  • the IGBT element 5a and the diode element 5b are connected in parallel with the second capacitor 8 .
  • the IGBT element 5a is turned on or off based on a signal from the control circuit section 7, thereby converting a direct current into an alternating current.
  • a three-phase inverter is configured by configuring the IGBT element 5a, the diode element 5b, and the second capacitor 8 as units for three phases.
  • a transient current 10a such as a diode recovery current, generated as the IGBT element 5a is turned on and off flows from the second capacitor 8 along the dotted line path as shown.
  • a resonance current 10 generated due to the wiring inductance of the connection conductor portion 4 connecting the first capacitor 1 and the second capacitor 8 and the main circuit wiring member 3a flows along the route of the thick black line as shown.
  • a capacitor with a large capacitance such as a film capacitor is used for the first capacitor 1, and is composed of an insulating resin covering the periphery and terminals. Also, the first capacitor 1 is connected to the DC input terminal 16 via the main circuit wiring member 3a.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the switching elements of the power converter of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of connection between the switching element of FIG. 3 and the main circuit board.
  • a first lead frame 6a is electrically connected to the upper surface of the IGBT element 5a, and a second lead frame 6b is electrically connected to the lower surface thereof by a joining member such as solder. Terminals are provided at the ends of the first lead frame 6a and the second lead frame 6b, respectively, and are electrically connected to the main circuit wiring member 3a by soldering or the like.
  • the main circuit wiring member 3a is a board on which each lead frame is mounted, and a printed board, a copper bus bar, or the like is used.
  • a third lead frame 6c is electrically connected to the upper surface of the diode element 5b, and a fourth lead frame 6d is electrically connected to the lower surface thereof by a bonding member such as solder, and the upper and lower surfaces thereof are cooled by a cooler 13, which will be described later. Terminals are provided at the ends of the third lead frame 6c and the fourth lead frame 6d, respectively, and are electrically connected to the main circuit wiring member 3a by soldering or the like.
  • the second capacitor 8 is electrically connected to the IGBT element 5a and the diode element 5b through the main circuit wiring member 3a.
  • the second capacitor 8 is arranged between the IGBT element 5a and the diode element 5b to shorten the path length of the wiring pattern of the main circuit wiring member 3a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the power converter of FIG. 1 taken along line AA according to the first embodiment of the present invention.
  • the main circuit section 3 is composed of a plurality of switching elements 5 , first capacitors 1 , second capacitors 8 , main circuit wiring members 3 a and sealing resin 9 .
  • the switching element 5 the aforementioned IGBT element 5a, diode element 5b, MOSFET element, or the like is used.
  • the main circuit section 3 is provided with conductive members such as lead frames 6 (the first lead frame 6a to the fourth lead frame 6d described above with reference to FIG. 3). They are electrically connected by a bonding material.
  • the lead frame 6 is electrically connected to the main circuit wiring member 3a by soldering, welding, or the like.
  • the second capacitor 8 uses a capacitor such as a ceramic capacitor that is small and has excellent frequency characteristics, and supplies a transient current immediately after the switching element 5 switches from ON to OFF or from OFF to ON.
  • the second capacitor 8 is connected in parallel with the first capacitor 1 and arranged at a position where the wiring inductance between the IGBT element 5 a and the diode element 5 b is smaller than that of the first capacitor 1 .
  • the first capacitor 1 and the second capacitor 8 are connected in parallel with the inverter circuit.
  • the sealing resin 9 covers the first capacitor 1, the plurality of switching elements 5, the lead frame 6, and the main circuit wiring member 3a, thereby suppressing foreign matter from entering the main circuit section 3. .
  • the conductive member 2 is the same as the housing 2 described in FIG. 1, and is made of aluminum, iron, copper, or the like.
  • the conductive member 2 can also be used as a fixing member for the first capacitor 1 , the main circuit section 3 and the control circuit section 7 .
  • heat radiation performance can be improved.
  • the conductive member 2 is provided with an uneven shape around the second capacitor 8, the main circuit section 3, the control circuit section 7, and the first capacitor 1 according to the height difference of each component. there is As a result, the conductive member 2 can be brought close to each current path passing through the second capacitor 8, the main circuit section 3, and the control circuit section 7, and the magnetic flux canceling effect, which will be described later, can be improved.
  • the control circuit unit 7 is connected to the switching element 5 via a connector, main circuit wiring member 3a, wire bonding, etc., and controls the switching element 5 to be turned on and off.
  • the control circuit unit 7 is supplied with a gate drive circuit that drives the gate of the switching element 5, a motor control circuit that generates gate signals corresponding to the rotation speed and torque of the motor, and power necessary for the operation of each control circuit. It is equipped with a power supply circuit that
  • connection conductor portion 4 is a terminal of the first capacitor 1 and is connected to the main circuit wiring member 3a. of resonance current 10 flows.
  • FIG. 6 is a diagram explaining the movement of the resonance current in FIG.
  • the second capacitor 8 is arranged in the vicinity of the switching element 5 in order to reduce the wiring inductance of the current path constructed by the plurality of switching elements 5, and is arranged in parallel with the first capacitor 1 via the main circuit wiring member 3a. connected to
  • the first capacitor 1 supplies steady current while the switching element 5 is on or off. At this time, since wiring inductance exists in the electric wiring connecting the first capacitor 1 and the second capacitor 8 , a resonance current 10 is generated between the first capacitor 1 and the second capacitor 8 .
  • FIG. 7 is a diagram explaining the induced current and magnetic flux in FIG.
  • a part of the conductive member 2 is arranged between the connection conductor portion 4 that connects the first capacitor 1 and the second capacitor 8 and the control circuit portion 7 .
  • an induced current 11 is generated in the conductive member 2 due to the resonance current 10 flowing through the connection conductor portion 4 .
  • the magnetic flux 12b of the resonance current 10 is canceled by the magnetic flux 12a generated by the induced current 11.
  • FIG. 1 magnetic interference of the magnetic flux 12b of the resonance current 10 flowing through the connection conductor portion 4 with the control circuit portion 7 can be suppressed. Thereby, stable operation of the control circuit section 7 can be realized.
  • the transient current 10a flowing between the switching element 5 and the second capacitor 8 in the main circuit wiring member 3a also causes the main circuit wiring member
  • An induced current is generated in the conductive members 2 arranged to face each other on the upper and lower surfaces of 3a. This induced current reduces the wiring inductance of the path of the transient current 10a. Further, leakage of the magnetic flux caused by the transient current 10a is suppressed by the induced current generated in the conductive member 2.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
  • the cooler 13 is made of a material with excellent thermal conductivity, such as aluminum or copper. By providing fins, the heat radiation surface area is increased, and the cooling performance can be improved by cooling air or cooling water supplied from the outside. can. By providing the coolers 13 on both upper and lower surfaces of the main circuit section 3, the cooling performance of the inverter circuit can be improved. Cooler 13 is in contact with lead frame 6 via an insulating member. This insulating member is coated with heat dissipation grease or the like in order to enhance the adhesion between the lead frame 6 and the cooler 13 .
  • the gate terminal 14 is arranged on the control circuit section 7 side.
  • the conductive coolers 13 above and below the inverter circuit, particularly above and below the switching element 5 that generates a large amount of heat, not only can the cooling performance of the inverter circuit be improved and the size can be reduced, As with the member 2, it is possible to cancel the magnetic flux of the resonance current by the magnetic flux generated by the induced current caused by the resonance current flowing through the connection conductor 4, thereby suppressing magnetic interference between the control circuit 7 and the connection conductor 4. can do.
  • FIG. 9 is a diagram of FIG. 8 with a housing.
  • the first capacitor 1 , the cooler 13 , the main circuit section 3 and the control circuit section 7 are fixed to the bottom surface of the housing 2 .
  • the housing 2 By arranging the housing 2 so that the gap between it and the cooler 13 is narrowed, the effect of reducing magnetic interference can be further improved.
  • the housing 2 close to the connection conductor 4 the wiring inductance can be reduced, and the above-described resonance current can be suppressed.
  • the cooling performance of the connection conductor 4 can be improved.
  • the first capacitor 1 is fixed to the housing 2 via an insulating heat dissipating member, and the cooler 13 is also fixed to the housing 2 via a similar heat dissipating member. Therefore, the heat generated in the first capacitor 1 can be released to the coolant flowing in the cooler 13 .
  • the upper and lower surfaces of the connection conductor portion 4 and the cooler 13 are covered with the conductive housing 2, so that the magnetic flux of the resonance current, which could not be canceled by the cooler 13 alone, can be eliminated by the conductive housing. 2 can be canceled by the magnetic flux of the induced current.
  • FIG. 10 is a top cross-sectional view of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention.
  • a coolant inlet 17 provided in the housing 2 is connected to an external coolant supply device such as a fan or pump, and coolant such as cooling air, cooling water, or cooling oil is supplied to the interior of the housing 2 . Also, the coolant inlet 17 is connected to the cooler 13, and the connection point is sealed by a sealing member such as an O-ring.
  • the coolant inlet 17 is arranged in a direction perpendicular to the direction in which the first capacitor 1 , the main circuit section 3 , and the control circuit section 7 are arranged, and on the side of the cooler 13 . As a result, it is possible to shorten the flow path length of the coolant while avoiding layout interference with other components such as the first capacitor 1 and the main circuit section 3 . Furthermore, by arranging the coolant inlet 17 on the side of the cooler 13, the overall thickness of the cooling section can be reduced.
  • the power conversion device includes an inverter circuit composed of a plurality of switching elements, a first capacitor 1 and a second capacitor 8 connected in parallel with the inverter circuit, a control circuit section 7 for controlling the inverter circuit, A connection conductor portion 4 that connects the first capacitor 1 and the second capacitor 8 is provided, and the conductive member 2 is arranged between the control circuit portion 7 and the connection conductor portion 4 .
  • the conductive member 2 is a cooler 13 that cools the inverter circuit. By doing so, not only is the cooling performance of the inverter circuit improved and the size is reduced, but the magnetic flux of the resonant current is canceled by the magnetic flux generated by the induced current caused by the resonant current flowing through the connection conductor portion 4 .
  • the power converter has conductive members 2 on the upper and lower surfaces of the connection conductor portion 4 and the cooler 13 . By doing so, the magnetic flux of the resonance current, which cannot be canceled by the cooler 13 alone, is canceled by the magnetic flux of the induced current generated in the conductive housing 2 .
  • the power converter is provided with a coolant inlet 17 on the side of the cooler 13 .
  • a coolant inlet 17 on the side of the cooler 13 .
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and other configurations can be combined without departing from the scope of the invention. Moreover, the present invention is not limited to those having all the configurations described in the above embodiments, and includes those having some of the configurations omitted.

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Abstract

電力変換装置は、複数のスイッチング素子により構成されるインバータ回路と、前記インバータ回路と並列に接続される第１キャパシタ及び第２キャパシタと、前記インバータ回路を制御する制御回路部と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとを接続する接続導体部と、を備え、前記制御回路部と前記接続導体部との間には、導電性部材が配置される。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　本発明の背景技術として、下記の特許文献１は、スイッチング時の急激な電流変化（サージ）を低減するために、制御回路（ゲート端子）が左右に配置される構成が開示されている。
特開２０２０－１５６３１０号公報
　特許文献１の構成を踏まえて、顧客要請として小型化にも対応させつつ磁気干渉抑制も実現する必要があるため、本発明では、薄型化と信頼性とを両立させた電力変換装置を提供することが目的である。
　電力変換装置は、複数のスイッチング素子により構成されるインバータ回路と、前記インバータ回路と並列に接続される第１キャパシタ及び第２キャパシタと、前記インバータ回路を制御する制御回路部と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとを接続する接続導体部と、を備え、前記制御回路部と前記接続導体部との間には、導電性部材が配置される。
　本発明によれば、薄型化と信頼性とを両立させた電力変換装置を提供できる。
本発明の構成を備える電力変換装置の全体斜視図と筐体カバーを外した図 図１の電力変換装置の回路図と主回路上の電流の動きを説明する図 図１の電力変換装置のスイッチング素子の構成を説明する図 図３のスイッチング素子と主回路基板との接続斜視図 本発明の第１の実施形態に係る、図１の電力変換装置のＡ－Ａ断面図 図５において共振電流の動きを説明する図 図６において誘導電流と磁束を説明する図 本発明の第２の実施形態に係る、電力変換装置の断面図 図８に筐体を備えた図 本発明の第３の実施形態に係る、電力変換装置の上方断面図
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
　図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
　図１は、本発明の構成を備える電力変換装置の全体斜視図と筐体カバーを外した図である。
　電力変換装置の筐体２は、筐体２の内部に備えるインバータ回路に直流電流を供給する直流入力端子１６と、インバータ回路から交流電流を外部の図示しないモータへ出力する交流導体１９と、インバータ回路を冷却する冷媒を筐体２の内部に供給する冷媒流入口１７と、インバータ回路の制御信号を外部の制御装置に伝送する制御信号入出力端子１８と、を有している。制御信号入出力端子１８の一部は、筐体２の周辺装置と接続するために筐体２より突出している。筐体２が内部を密閉することによって、インバータ回路に外部から異物や水が侵入することを防いでいる。筐体２は、アルミニウムや鉄などで構成される。
　筐体２の内部には、直流入力端子１６から入力される直流電流を平滑化するコンデンサである第１キャパシタ１と、直流電流を交流電流に変換する主回路部３と、主回路部３を冷却する冷媒水路である冷却器１３と、外部制御装置から入力される指令に基づきインバータ回路を制御する制御回路部７と、が搭載されている。
　図２は、図１の電力変換装置の回路図と主回路上の電流の動きを説明する図である。
　インバータ回路の主回路部３は、直流入力端子１６と、第２キャパシタ８と、ＩＧＢＴ素子５ａと、ダイオード素子５ｂと、交流導体１９と、により構成されている。第１キャパシタ１は直流入力端子１６の正極及び負極と並列接続されている。
　ＩＧＢＴ素子５ａはダイオード素子５ｂと直列接続されている。ＩＧＢＴ素子５ａとダイオード素子５ｂとは、第２キャパシタ８と並列接続されている。ＩＧＢＴ素子５ａは制御回路部７からの信号に基づいてオンまたはオフすることによって直流電流を交流電流に変換している。ＩＧＢＴ素子５ａと、ダイオード素子５ｂと、第２キャパシタ８と、をユニットとして３相分それぞれ構成することで、３相インバータを構成している。
　ＩＧＢＴ素子５ａのオンオフに伴って発生するダイオードリカバリ電流などの過渡電流１０ａは、図示のとおり第２キャパシタ８から点線の経路を流れている。
　また、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８を繋ぐ接続導体部４および主回路配線部材３ａの配線インダクタンスに起因して発生する共振電流１０は、図示のとおり黒色太線の経路を流れている。
　なお、第１キャパシタ１には、フィルムコンデンサなど静電容量の大きなキャパシタが用いられ、周囲を覆う絶縁性樹脂と端子により構成されている。また、第１キャパシタ１は、主回路配線部材３ａを介して直流入力端子１６に接続される。
　図３は、図１の電力変換装置のスイッチング素子の構成を説明する図である。図４は、図３のスイッチング素子と主回路基板との接続斜視図である。
　ＩＧＢＴ素子５ａの上面には第１リードフレーム６ａ、下面には第２リードフレーム６ｂがはんだなどの接合部材によって電気的に接続され、その上下表面は前述の冷却器１３によって冷却される。第１リードフレーム６ａおよび第２リードフレーム６ｂの端部にはそれぞれ端子が設けられ、はんだなどにより主回路配線部材３ａと電気的に接続される。主回路配線部材３ａは、各リードフレームを搭載する基板であり、プリント基板や銅バスバーなどが用いられる。
　ダイオード素子５ｂの上面には第３リードフレーム６ｃ、下面には第４リードフレーム６ｄがはんだなどの接合部材によって電気的に接続され、その上下面は後述の冷却器１３によって冷却される。第３リードフレーム６ｃおよび第４リードフレーム６ｄの端部にはそれぞれ端子が設けられ、はんだなどにより主回路配線部材３ａと電気的に接続される。
　第２キャパシタ８は、主回路配線部材３ａを介してＩＧＢＴ素子５ａとダイオード素子５ｂと電気的に接続される。第２キャパシタ８は、ＩＧＢＴ素子５ａとダイオード素子５ｂとの間に配置することによって、主回路配線部材３ａの配線パターンの経路長を短縮させている。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る、図１の電力変換装置のＡ－Ａ断面図である。
　主回路部３は、複数のスイッチング素子５と、第１キャパシタ１と、第２キャパシタ８と、主回路配線部材３ａと、封止樹脂９と、によって構成されている。スイッチング素子５は、前述したＩＧＢＴ素子５ａやダイオード素子５ｂ、ＭＯＳＦＥＴ素子などが用いられる。主回路部３にはリードフレーム６（図３で前述した第１リードフレーム６ａ～第４リードフレーム６ｄ）などの導電性の部材が設けられ、スイッチング素子５とリードフレーム６とは、はんだなどの接合材料によって電気的に接続されている。リードフレーム６は、はんだ付けや溶接などにより主回路配線部材３ａと電気的に接続されている。
　第２キャパシタ８は、セラミックコンデンサなど小型で周波数特性の優れたキャパシタが用いられ、スイッチング素子５がオンからオフ、またはオフからオンへとスイッチングした直後の過渡的な電流を供給している。第２キャパシタ８は、第１キャパシタ１と並列接続され、ＩＧＢＴ素子５ａおよびダイオード素子５ｂとの配線インダクタンスが第１キャパシタ１よりも小さくなる位置に配置されている。第１キャパシタ１及び第２キャパシタ８はインバータ回路と並列に接続される。
　封止樹脂９は、第１キャパシタ１と、複数のスイッチング素子５と、リードフレーム６と、主回路配線部材３ａと、を覆うことで主回路部３に異物が混入することを抑制している。
　導電性部材２は、図１で記載した筐体２と同じものであり、アルミニウム、鉄、銅などで構成される。導電性部材２は、第１キャパシタ１、主回路部３、制御回路部７の固定用部材として用いることもできる。導電性部材２は、主回路部３などの発熱部品と接触させることにより、放熱性能を向上させることもできる。また、導電性部材２は、第２キャパシタ８、主回路部３、制御回路部７と、第１キャパシタ１との周囲には、それぞれの部品の高さの差に合わせて凹凸形状を設けている。これにより、導電性部材２を、第２キャパシタ８、主回路部３、制御回路部７のそれぞれを通る各電流経路に近接させることができ、後述する磁束の打ち消し効果を向上させることができる。
　制御回路部７は、コネクタ、主回路配線部材３ａ、ワイヤーボンディングなどを介してスイッチング素子５に接続され、スイッチング素子５のオン、オフを制御している。制御回路部７には、スイッチング素子５のゲートを駆動するゲート駆動回路や、モータの回転速度やトルクに応じたゲート信号を生成するモータ制御回路や、各制御回路の動作に必要な電源を供給する電源回路などが搭載されている。
　接続導体部４は、第１キャパシタ１の端子であり、主回路配線部材３ａに接続されており、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８との間に存在する配線インダクタンスに起因して発生する後述の共振電流１０が流れる。
　図６は、図５において共振電流の動きを説明する図である。
　第２キャパシタ８は、複数のスイッチング素子５で構築される電流経路の配線インダクタンスを小さくするため、スイッチング素子５の近傍に配置されており、主回路配線部材３ａを介して第１キャパシタ１と並列に接続される。
　第１キャパシタ１は、スイッチング素子５がオンまたはオフしている間の定常的な電流を供給する。このとき、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８とを繋ぐ電気配線には配線インダクタンスが存在するため、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８との間には共振電流１０が生じる。
　図７は、図６において誘導電流と磁束を説明する図である。
　導電性部材２は、その一部が、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８を繋ぐ接続導体部４と、制御回路部７と、の間に配置される。これにより導電性部材２には、接続導体部４を流れる共振電流１０に起因して誘導電流１１が生じる。また、誘導電流１１が生成する磁束１２ａにより共振電流１０の磁束１２ｂを打ち消す。その結果、接続導体部４を流れる共振電流１０の磁束１２ｂが制御回路部７に対して磁気干渉することを抑制できる。これにより、制御回路部７の安定動作を実現することができる。
　また、上記の共振電流１０に起因する誘導電流１１と同様に、主回路配線部材３ａにおいて前述したスイッチング素子５と第２キャパシタ８との間に過渡電流１０ａが流れることによっても、主回路配線部材３ａの上下面にそれぞれ対向して配置されている導電性部材２において誘導電流が発生する。この誘導電流によって過渡電流１０ａの経路の配線インダクタンスは低減される。さらに過渡電流１０ａに起因する磁束の漏洩が、導電性部材２に発生する誘導電流によって抑制される。
（第２の実施形態）
　図８は、本発明の第２の実施形態に係る、電力変換装置の断面図である。
　冷却器１３は、アルミニウムや銅などの熱伝導性に優れる素材で構築され、フィンを設けることで放熱表面積を増加させ、外部から供給される冷却風や冷却水により、冷却性能を向上させることができる。この冷却器１３は、主回路部３の上下両面に設けることでインバータ回路の冷却性能を向上させることができる。なお、冷却器１３は、絶縁部材を介してリードフレーム６と接している。この絶縁部材は、リードフレーム６および冷却器１３との密着性を高めるために放熱グリスなどが塗布される。ゲート端子１４は、制御回路部７側に配置されている。
　これにより、インバータ回路の上下、とくに発熱量の大きいスイッチング素子５の上下に導電性の冷却器１３を設けることにより、インバータ回路の冷却性能向上および小型化を実現するだけでなく、前述した導電性部材２と同様に、接続導体部４を流れる共振電流に起因した誘導電流が生成する磁束により共振電流の磁束を打ち消すことが可能となり、制御回路部７と接続導体部４の磁気干渉抑制を両立することができる。
　図９は、図８に筐体を備えた図である。
　第１キャパシタ１と、冷却器１３と、主回路部３と、制御回路部７と、は、筐体２の下面に固定される。筐体２は、冷却器１３との隙間が狭くなるように配置することで磁気干渉低減効果をさらに向上させることができる。また、筐体２は接続導体部４と近接させることにより配線インダクタンスを低減し、前述した共振電流を抑制することができる。このとき、筐体２と接続導体部４の隙間に絶縁性の放熱部材を設けることによって、接続導体部４の冷却性能向上も可能になる。
　また、第１キャパシタ１は、絶縁性の放熱部材を介して筐体２に固定され、かつ冷却器１３も同様の放熱部材を介して筐体２に固定されることにより、筐体２を介して第１キャパシタ１で発生した熱を冷却器１３内に流れる冷媒に放出することができる。これにより、接続導体部４と冷却器１３の上面と下面が導電性の筐体２で覆われることで、冷却器１３だけでは打ち消すことのできなかった共振電流の磁束を、導電性の筐体２に生じる誘導電流の磁束で打ち消すことができる。
（第３の実施形態）
　図１０は、本発明の第３の実施形態に係る、電力変換装置の上方断面図である。
　筐体２に設けられた冷媒流入口１７は、ファンやポンプなど外部の冷媒供給装置と接続され、冷却風、冷却水、冷却油などの冷媒が筐体２内部に供給される。また、冷媒流入口１７は、冷却器１３と接続され、その接続点はＯリングなどのシール部材によりシールされている。冷媒流入口１７は、第１キャパシタ１と、主回路部３と、制御回路部７と、が配列される方向に対して、直角方向かつ冷却器１３の側方に配置される。これにより、第１キャパシタ１や主回路部３などの他部品との配置干渉を避けつつ、冷媒の流路長を短縮することができる。さらに、冷媒流入口１７を冷却器１３の側方に配置することによって冷却部全体が薄型化される。
　以上説明した本発明の第１～３の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）電力変換装置は、複数のスイッチング素子により構成されるインバータ回路と、インバータ回路と並列に接続される第１キャパシタ１及び第２キャパシタ８と、インバータ回路を制御する制御回路部７と、第１キャパシタ１と第２キャパシタ８とを接続する接続導体部４と、を備え、制御回路部７と接続導体部４との間には、導電性部材２が配置される。このようにしたことで、薄型化と信頼性とを両立させた電力変換装置を提供できる。
（２）導電性部材２は、インバータ回路を冷却する冷却器１３である。このようにしたことで、インバータ回路の冷却性能向上および小型化を実現するだけでなく、接続導体部４を流れる共振電流に起因した誘導電流が生成する磁束により共振電流の磁束を打ち消す。
（３）電力変換装置は、接続導体部４と冷却器１３との上下面に導電性部材２を設けている。このようにしたことで、冷却器１３だけでは打ち消すことのできなかった共振電流の磁束を、導電性の筐体２に生じる誘導電流の磁束で打ち消す。
（４）電力変換装置は、冷却器１３の側方に、冷媒流入口１７を設けている。このようにしたことで、第１キャパシタ１や主回路部３などの他部品との配置干渉を避けつつ、冷媒の流路長を短縮することができる。さらに、冷媒流入口１７を冷却器１３の側方に配置することによって冷却部全体が薄型化される。
　なお、本発明は上記の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内で様々な変形や他の構成を組み合わせることができる。また本発明は、上記の実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。
１　第１キャパシタ
２　筐体（導電性部材）
３　主回路部
　３ａ　主回路配線部材
４　接続導体部
５　スイッチング素子
　５ａ　ＩＧＢＴ素子
　５ｂ　ダイオード素子
６　リードフレーム
　６ａ　第１リードフレーム
　６ｂ　第２リードフレーム
　６ｃ　第３リードフレーム
　６ｄ　第４リードフレーム
７　制御回路部
８　第２キャパシタ
９　封止樹脂
１０　共振電流
　１０ａ　過渡電流
１１　誘導電流
１２ａ　磁束（誘導電流側）
１２ｂ　磁束（共振電流側）
１３　冷却器
１４　ゲート端子
１６　直流入力端子
　１６ａ　直流入力端子接続部
１７　冷媒流入口
１８　制御信号入出力端子
１９　交流導体

Claims (4)

  1. 　複数のスイッチング素子により構成されるインバータ回路と、
    　前記インバータ回路と並列に接続される第１キャパシタ及び第２キャパシタと、
    　前記インバータ回路を制御する制御回路部と、
    　前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとを接続する接続導体部と、を備え、
    　前記制御回路部と前記接続導体部との間には、導電性部材が配置される
    　電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　前記導電性部材は、前記インバータ回路を冷却する冷却器である
    　電力変換装置。
  3. 　請求項２に記載の電力変換装置であって、
    　前記接続導体部と前記冷却器との上下面に前記導電性部材を設けた
    　電力変換装置。
  4. 　請求項２に記載の電力変換装置であって、
    　前記冷却器の側方に、冷媒流入口を設けた
    　電力変換装置。
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