JP5169764B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、発熱量が異なる複数の発熱素子を用いた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device using a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts.
動作原理が異なる2つの動力源を備えたハイブリット自動車においては、燃料消費率やエミッション性能の向上を図るために前記動力源の1つであるモータが利用されており、こうしたモータを駆動すべく、直流電源の電力をモータ駆動用の3相交流電力に変換するための電力変換装置が搭載されている。この種の電力変換装置には、一般に電力変換用の半導体素子であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)やMOS(Metal Oxide Semiconductor)などのスイッチング素子やダイオードなどの整流素子が使用されている。 In a hybrid vehicle having two power sources with different operating principles, a motor that is one of the power sources is used to improve the fuel consumption rate and the emission performance. A power converter for converting the power of the DC power source into three-phase AC power for driving the motor is mounted. In this type of power conversion device, switching elements such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and MOS (Metal Oxide Semiconductor), which are semiconductor elements for power conversion, and rectifier elements such as diodes are generally used.
上述する電力変換装置にあっては、搭載する各半導体素子がスイッチング損失や定常損失により発熱するために、こうした半導体素子に対して所定の動作保証温度を維持させるべく、発熱素子である各半導体素子を冷却するための冷却器が利用されている。そしてこのような冷却器における冷却態様に関しては、各半導体素子の冷却効率を向上させるための提案や上記電力損失を抑制するための提案など、従来から各種の提案がなされている。 In the above-described power conversion device, each semiconductor element to be mounted generates heat due to switching loss or steady loss. Therefore, in order to maintain a predetermined operation guarantee temperature for such a semiconductor element, each semiconductor element that is a heating element A cooler is used for cooling. As for the cooling mode in such a cooler, various proposals have been conventionally made, such as a proposal for improving the cooling efficiency of each semiconductor element and a proposal for suppressing the power loss.
例えば特許文献1では、半導体素子と冷却器との間の熱伝導性に着眼して冷却フィン付きのヒートシンクと半導体素子との間が高熱伝導性グリス又は高熱伝導性接着剤により接合されており、こうした構成により各半導体素子に関わる冷却効率の向上が図られている。また半導体素子の基材としてシリコン基板と炭化シリコン基板とを利用する場合にあっては、例えば特許文献2に示されるように、半導体素子と冷却器とが積層された半導体スタック構造において直列接続された冷却器の上流側に発熱量の大きいシリコン半導体を配置し、下流側に発熱量の小さい炭化シリコン半導体を配置し、こうした構成により各半導体素子に対する冷却効率の向上を図る技術も知られている。 For example, in Patent Document 1, the heat conductivity between the semiconductor element and the cooler is focused on, and the heat sink with the cooling fin and the semiconductor element are joined by the high heat conductive grease or the high heat conductive adhesive. With such a configuration, the cooling efficiency related to each semiconductor element is improved. Further, when a silicon substrate and a silicon carbide substrate are used as a base material of a semiconductor element, for example, as shown in Patent Document 2, a semiconductor stack structure in which a semiconductor element and a cooler are stacked is connected in series. Also known is a technology for improving the cooling efficiency of each semiconductor element by arranging a silicon semiconductor with a large calorific value upstream of the cooler and a silicon carbide semiconductor with a small calorific value downstream. .
また特許文献3では、上記スイッチング素子の定常損失が減少する温度と上記整流素子の定常損失が減少する温度とが異なる観点に基づき、1つの基板の実装面に実装されたスイッチング素子と整流素子とに対して異なる冷却状態をもたらす冷媒通路を形成し、各半導体素子に対する冷却能を変更することにより最適な動作温度を実現させている。
ところで特許文献1においては、各半導体素子が実装されたDBC(Direct Bonding Copper)基板のリードフレームと、バスバーが内蔵された基板であるバスバー内蔵基板とをはんだ接合することにより、いわゆるワイヤボンドレス構造を実現している。こうしたワイヤボンドレス構造にあっては、大量のワイヤボンディングを利用する場合に比べて電力変換装置の装置構造の簡素化が可能であり、上述する冷却効率の向上や電力損失の抑制に加えて、電力変換装置の高信頼性やリワーク性の向上までも図ることができる。 By the way, in Patent Document 1, a lead frame of a DBC (Direct Bonding Copper) substrate on which each semiconductor element is mounted and a bus bar built-in substrate, which is a substrate with a built-in bus bar, are joined by soldering so-called wire bondless structure. Is realized. In such a wire bondless structure, it is possible to simplify the device structure of the power conversion device compared to the case of using a large amount of wire bonding, in addition to the improvement of the cooling efficiency and the suppression of power loss described above, It is possible to improve the reliability and reworkability of the power conversion device.
しかしながら、上記ワイヤボンドレス構造を採用する電力変換装置であっても、1つの実装面に対しては複数の半導体素子が実装されているために、同実装面の面方向における
装置サイズが実装する半導体素子の占有面積以上に制約されてしまう。特に特許文献1に示されるように冷却フィン付きのヒートシンクを利用する場合にあっては、電力変換装置の容積全体に占める冷却器の割合が大きくなり、上述するように実装面に実装された全ての半導体素子を冷却させる態様では、前記実装面と対向する側面の略全体にわたりこうした冷却器を配設しなければならなくなる。それゆえ、こうした電力変換装置にあっては、実装面のサイズが制約される故に冷却器の小型化、ひいては電力変換装置そのものを小型化し難い問題があった。
However, even in the power conversion device adopting the wire bondless structure, since a plurality of semiconductor elements are mounted on one mounting surface, the device size in the surface direction of the mounting surface is mounted. It is limited to the area occupied by the semiconductor element. In particular, when using a heat sink with cooling fins as shown in Patent Document 1, the proportion of the cooler occupying the entire volume of the power converter increases, and all the components mounted on the mounting surface as described above. In this aspect of cooling the semiconductor element, it is necessary to dispose such a cooler over substantially the entire side surface facing the mounting surface. Therefore, in such a power conversion device, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the cooler and thus the power conversion device itself because the size of the mounting surface is restricted.
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、装置サイズの小型化を可能にした電力変換装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, The objective is to provide the power converter device which enabled size reduction of an apparatus size.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、第1発熱素子が実装された第1実装面を有する第1実装基板と、前記第1発熱素子よりも発熱量が高くなる第2発熱素子が実装された第2実装面を有して該第2実装面と対向する側面である被冷却面に冷却体が接合された第2実装基板と、前記第1発熱素子と前記第2発熱素子とが接合されるバスバーとを備えた電力変換装置であって、前記第1発熱素子と前記第2発熱素子とが内向する態様で前記第1実装面と前記第2実装面とが交差するように前記第1実装基板と前記第2実装基板とが接合されており、前記バスバーが前記第1実装面に対向する側面である第1接続面と前記第2実装面に対向する側面である第2接続面とを有して、前記第1接続面に前記第1発熱素子が接合されて前記第2接続面に前記第2発熱素子が接合された第1発熱素子が実装されたことを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the first mounting substrate having the first mounting surface on which the first heat generating element is mounted and the second heat generating element having a heat generation amount higher than that of the first heat generating element are mounted. A second mounting substrate having two mounting surfaces and having a cooling body bonded to a surface to be cooled, which is a side surface facing the second mounting surface, and the first heating element and the second heating element are bonded. A power conversion device including a bus bar, wherein the first mounting surface and the second mounting surface intersect with each other in such a manner that the first heat generating element and the second heat generating element face inward. A substrate and the second mounting substrate are joined, and the bus bar has a first connection surface that is a side surface facing the first mounting surface and a second connection surface that is a side surface facing the second mounting surface. The first heating element is joined to the first connection surface, and the second generation surface is joined to the second connection surface. Element is summarized in that the first heating element is bonded is mounted.
こうした構成によれば、第1発熱素子と第2発熱素子とがそれぞれ互いに交差する第1実装面と第2実装面とに分割して実装され、これら第1発熱素子と第2発熱素子とがそれぞれバスバーの異なる側面に直接接続される。それゆえワイヤボンドレス構造が容易に実現可能となるばかりか、複数の発熱素子を実装するに際してはバスバーの表面を3次元的に利用することができるため、複数の発熱素子を共通する1つの実装面に実装する態様に比べて、該実装面の面方向における装置サイズを縮小させることができる。またこうしたバスバーが発熱素子を保護するための保護機能の一端を担うことから部品点数の低減を図ることもでき、電力変換装置のさらなる小型化に加えて装置構造の簡素化を図ることもできる。 According to such a configuration, the first heat generating element and the second heat generating element are separately mounted on the first mounting surface and the second mounting surface that intersect with each other. Each is directly connected to a different side of the bus bar. Therefore, not only the wire bondless structure can be easily realized, but also when mounting a plurality of heating elements, the surface of the bus bar can be used three-dimensionally. Compared with the mode of mounting on a surface, the device size in the surface direction of the mounting surface can be reduced. In addition, since such a bus bar plays a part of the protection function for protecting the heat generating elements, the number of parts can be reduced, and in addition to further miniaturization of the power conversion device, the device structure can be simplified.
また、例えば炭化シリコンからなる半導体素子は、一般に電力損失に応じた発熱量が小さいばかりか、シリコンからなる半導体素子に比べて動作保証温度が高いために、使用温度が高温になる場合であっても確実な動作が得られる。上述する構成によれば、例えばこうした炭化シリコンからなる半導体素子を第2発熱素子として利用することにより、第1実装基板に冷却体を配設せずとも確実な動作が得られ、相対的に発熱量が高くなる第2実装基板に対してのみ冷却体が配設されることから冷却体の小型化を図ることもでき、ひいては電力変換装置そのものの小型化を図ることができる。 In addition, for example, a semiconductor element made of silicon carbide generally has a small heat generation amount corresponding to power loss, and has a higher operation guarantee temperature than a semiconductor element made of silicon, so that the use temperature is high. Reliable operation can be obtained. According to the above-described configuration, for example, by using such a semiconductor element made of silicon carbide as the second heat generating element, a reliable operation can be obtained without disposing a cooling body on the first mounting substrate, and relatively heat generation can be achieved. Since the cooling body is disposed only on the second mounting substrate whose amount is increased, the cooling body can be reduced in size, and the power converter itself can be reduced in size.
請求項2に記載の発明は、前記第1実装基板における前記被冷却面側の端部が前記冷却体に接合されたことを要旨とする。
こうした構成によれば、第1実装基板の端部が冷却体により直接冷却されることから、第1実装基板に実装された第1発熱素子までも冷却体により冷却することができる。すなわち、第2発熱素子よりも発熱量が低くなる第1発熱素子とてその動作状態に応じて冷却が必要となる場合にあっては、冷却体の冷却作用を受ける箇所が第1実装基板の端部であるとはいえ、こうした構成によりその冷却を実現させることができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that an end of the first mounting substrate on the cooled surface side is joined to the cooling body.
According to such a configuration, since the end portion of the first mounting board is directly cooled by the cooling body, even the first heating element mounted on the first mounting board can be cooled by the cooling body. That is, in the case where the first heat generating element whose calorific value is lower than that of the second heat generating element needs to be cooled according to its operating state, the place where the cooling action of the cooling body is received is the first mounting board. Although it is an edge part, the cooling can be realized by such a configuration.
請求項3に記載の発明は、前記第1実装基板における前記第2実装基板側の端面が前記被冷却面と面一となる態様で前記第1実装基板と前記第2実装基板とが接合されており、前記第1実装基板の端面と前記被冷却面とが前記冷却体の主面に接合されたことを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, the first mounting substrate and the second mounting substrate are bonded in such a manner that an end surface of the first mounting substrate on the second mounting substrate side is flush with the surface to be cooled. The gist is that the end surface of the first mounting substrate and the surface to be cooled are joined to the main surface of the cooling body.
こうした構成によれば、第1実装基板の端面と冷却体の主面との間においても熱交換がなされて第1実装基板が冷却されることから、装置サイズの小型化を図りつつ、第1発熱素子の低温化を図ることもできる。 According to such a configuration, heat exchange is performed between the end surface of the first mounting substrate and the main surface of the cooling body to cool the first mounting substrate, so that the first size can be reduced while reducing the size of the device. It is also possible to reduce the temperature of the heating element.
請求項4に記載の発明は、前記被冷却面が前記第1実装面の途中で交差する態様で前記第1実装基板と前記第2実装基板とが接合されており、前記冷却体の主面が前記被冷却面に接合されて前記冷却体の端面が前記第1実装面に接合されたことを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the first mounting substrate and the second mounting substrate are joined in such a manner that the cooled surface intersects in the middle of the first mounting surface, and the main surface of the cooling body Is bonded to the cooled surface, and the end surface of the cooling body is bonded to the first mounting surface.
こうした構成によれば、第1実装面と冷却体の端面との間においても熱交換がなされて第1実装基板が冷却されることから、装置サイズの小型化を図りつつ、第1発熱素子の低温化を図ることもできる。 According to such a configuration, heat exchange is also performed between the first mounting surface and the end surface of the cooling body to cool the first mounting substrate, so that the size of the first heating element can be reduced while reducing the size of the device. The temperature can be lowered.
請求項5に記載の発明は、前記第1実装面と前記第2実装面とのなす角度が直角であることを要旨とする。
こうした構成によれば、第1発熱素子及び第2発熱素子と接続するバスバーの断面形状が矩形などの単純形状により構成できることから、バスバーの構造を一層に簡素化することができる。また各発熱素子とバスバーとの接続部位にあっては、バスバーにおける接合面のなす角度が実装面のなす角度と同じであることから、該バスバーと各発熱素子とを接続する過程にあっては、その接続作業を一層容易にすることもでき、また接続状態のさらなる安定化や接合面と実装面との間の位置整合性を向上することもできる。
The gist of the invention described in claim 5 is that an angle formed by the first mounting surface and the second mounting surface is a right angle.
According to such a configuration, since the cross-sectional shape of the bus bar connected to the first heat generating element and the second heat generating element can be configured by a simple shape such as a rectangle, the structure of the bus bar can be further simplified. In addition, in the connection part between each heating element and the bus bar, the angle formed by the joint surface of the bus bar is the same as the angle formed by the mounting surface. Therefore, in the process of connecting the bus bar and each heating element, The connection work can be further facilitated, and the connection state can be further stabilized and the positional alignment between the joint surface and the mounting surface can be improved.
請求項6に記載の発明は、前記第1実装面と前記第2実装面とのなす角度が鈍角であることを要旨とする。
こうした構成によれば、第2実装基板から見た第2実装面の側が大きく開放されるために、第2実装面や第1実装面に対する第2発熱素子や第2発熱素子の実装、さらにはバスバーを接続する過程において、その接続作業を一層に容易にすることもでき、また接続状態のさらなる安定化や接合面と実装面との間の位置整合性を向上することもできる。
The gist of the invention described in claim 6 is that an angle formed by the first mounting surface and the second mounting surface is an obtuse angle.
According to such a configuration, since the side of the second mounting surface viewed from the second mounting substrate is greatly opened, the second heating element and the second heating element are mounted on the second mounting surface and the first mounting surface, In the process of connecting the bus bars, the connection work can be further facilitated, the connection state can be further stabilized, and the positional alignment between the joint surface and the mounting surface can be improved.
請求項7に記載の発明は、一対の前記第1実装基板が1つの前記第2実装基板を挟む態様で前記第2実装基板に接合されており、一対の前記バスバーである正極母線と負極母線とがそれぞれ前記第2実装面上における一方の前記第1実装面側と他方の前記第1実装面側とに実装されて、前記正極母線と前記負極母線との間には前記第2発熱素子であるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続された前記第1発熱素子である整流素子との対が3相ブリッジ接続されており、前記正極母線近傍の前記第1実装面及び前記第2実装面には、それぞれ前記正極母線に接続される前記整流素子及び前記スイッチング素子が接続されて、前記負極母線近傍の前記第1実装面及び前記第2実装面には、それぞれ前記負極母線に接続される前記整流素子及び前記スイッチング素子が接続されたことを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, a pair of the first mounting boards are joined to the second mounting board in such a manner as to sandwich one second mounting board, and the positive bus and the negative bus that are the pair of bus bars. Are mounted on one side of the first mounting surface and the other side of the first mounting surface on the second mounting surface, respectively, and the second heating element is disposed between the positive electrode bus and the negative electrode bus. A pair of the switching element and the rectifying element that is the first heating element connected in reverse parallel to the switching element are connected in a three-phase bridge, and the first mounting surface and the second The mounting surface is connected to the rectifying element and the switching element connected to the positive electrode bus, respectively, and the first mounting surface and the second mounting surface in the vicinity of the negative electrode bus are connected to the negative electrode bus, respectively. Said said Flow element and the switching element and summarized in that is connected.
こうした構成によれば、正極母線に接続されるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続される整流素子との対が実装空間における正極母線の側に実装され、負極母線に接続されるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続される整流素子との対が実装空間における負極母線の側に実装される。それゆえ複数のスイッチング素子や整流素子の実装位置がその接続先であるバスバーの近傍に実装されることから、バスバーの形状を大幅に簡素化することができ、またこうした形状の簡素化に従いバスバーサイ
ズの小型化を図ることもできる。この結果、電力変換装置の装置構造の簡素化、ひいては装置サイズの小型化を図ることもできる。さらにはバスバーの構造が簡素化されるに従い、該バスバーと各発熱素子とを接続する過程にあっては、その接続作業を容易にすることもでき、また接続状態の安定化を図ることもできる。
According to such a configuration, a pair of a switching element connected to the positive electrode bus and a rectifying element connected in reverse parallel to the switching element is mounted on the positive electrode bus side in the mounting space and connected to the negative electrode bus And a pair of rectifying elements connected in antiparallel to the switching elements are mounted on the negative electrode bus side in the mounting space. Therefore, since the mounting positions of multiple switching elements and rectifying elements are mounted in the vicinity of the bus bar to which they are connected, the shape of the bus bar can be greatly simplified. It is also possible to reduce the size. As a result, the device structure of the power conversion device can be simplified, and the device size can be reduced. Furthermore, as the structure of the bus bar is simplified, in the process of connecting the bus bar and each heating element, the connection work can be facilitated and the connection state can be stabilized. .
(第1実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、本発明にかかる電力変換装置の回路構成図の一例を示したものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion device according to the present invention is embodied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of a circuit configuration diagram of a power converter according to the present invention.
図1に示されるように、電力変換装置における直流電源11の正極母線である正極バスバー12Pと負極母線である負極バスバー12Nとの間には、直流電源11が印加する直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ13及びインバータ回路14が接続されている。インバータ回路14は、上アームを構成する3つのスイッチング素子15U、15V、15Wと、下アームを構成する3つのスイッチング素子16U、16V、16Wとが3相ブリッジ接続してなるものである。
As shown in FIG. 1, smoothing is performed to smooth the DC voltage applied by the DC power supply 11 between the positive bus bar 12 </ b> P that is the positive bus of the DC power supply 11 and the negative bus bar 12 </ b> N that is the negative bus of the DC power supply 11 in the power converter. A
各スイッチング素子15U、15V、15W、16U、16V、16Wのエミッタ電極とコレクタ電極との間には、それぞれ整流素子である還流ダイオード17U、17V、17W、18U、18V、18Wが逆並列に接続されている。各スイッチング素子15U、15V、15W、16U、16V、16Wは、還流ダイオード17U、17V、17W、18U、18V、18Wよりも発熱量が高くなるシリコン(Si)基板を用いたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)である。還流ダイオード17U、17V、17W、18U、18V、18Wは、各スイッチング素子15U、15V、15W、16U、16V、16Wよりも発熱量が低くなる炭化シリコン(SiC)基板を用いた整流素子である。
Between the emitter electrode and the collector electrode of each switching
これらスイッチング素子15U、16U及び還流ダイオード17U、18UによりU相アーム20Uが構成されている。スイッチング素子15Uのエミッタ電極、スイッチング素子16Uのコレクタ電極、還流ダイオード17Uの正極、及び還流ダイオード18Uの負極の結線部であるU相出力電極22Uは、U相アームの出力線21Uを介して3相モータMのU相コイルに接続されている。
These switching
またスイッチング素子15V、16V及び還流ダイオード17V、18VによりV相アーム20Vが構成されている。スイッチング素子15Vのエミッタ電極、スイッチング素子16Vのコレクタ電極、還流ダイオード17Vの正極、及び還流ダイオード18Vの負極の結線部であるV相出力電極22Vは、V相アームの出力線21Vを介して3相モータMのV相コイルに接続されている。
The
またスイッチング素子15W、16W及び還流ダイオード17W、18WによりW相アームが構成されている。スイッチング素子15Wのエミッタ電極、スイッチング素子16Wのコレクタ電極、還流ダイオード17Wの正極、及び還流ダイオード18Wの負極の結線部であるW相出力電極22Wは、W相アームの出力線21Wを介して3相モータMのW相コイルに接続されている。
The switching
こうした構成のインバータ回路14は、制御装置であるゲートドライブ回路(図示略)からのドライブ信号が上記6つのスイッチング素子15U、15V、15W、16U、16V、16Wの制御極であるゲート電極にそれぞれ出力される。それにより、直流電源11からの直流電圧を3相交流電圧に変換して3相モータMに出力し、当該3相モータMを
駆動する。
In the
次に、上記電力変換装置の構造の一例について図2及び図3を参照して説明する。図2は電力変換装置の構造の一部を模式的に示した分解斜視図であり、図3(a)は電力変換装置の構造の一部を示した概略平面図であり、図3(b)は電力変換装置の側面から見た構造を示した概略側面図である。 Next, an example of the structure of the power converter will be described with reference to FIGS. 2 is an exploded perspective view schematically showing a part of the structure of the power conversion device, and FIG. 3A is a schematic plan view showing a part of the structure of the power conversion device. ) Is a schematic side view showing the structure viewed from the side of the power converter.
図2に示されるように、電力変換装置には、四角板状をなす第2実装基板である底板30が備えられており、該底板30の表面には、四角平面形状を呈した第2実装面である底板実装面30aが形成されている。本実施形態においては、この底板実装面30aにおける一つの辺が延びる方向であって図2における左右方向を出力電極方向とし、底板実装面30aにおいて上記出力電極方向と直交する方向をバスバー方向という。
As shown in FIG. 2, the power conversion device includes a
底板30における出力電極方向の両側には、底板30を挟むように一対の第1実装基板である左側板31及び右側板32が接合されており、これら底板30、左側板31、及び右側板32により断面略U字状の基体33が形成されている。この基体33においては、底板30の上方が左側板31及び右側板32により囲まれることによって上記上アーム及び下アームを実装するための実装空間Sが形成されている。
A pair of a
底板30における底板実装面30aの左辺には、左側板31の右側面である第1実装面(左側板実装面31a)が底板実装面30aと交差するように接合されており、これら底板実装面30aと左側板実装面31aとのなす角度が直角になるよう底板30と左側板31とが接合されている。また底板30の底板実装面30aの右辺には、右側板32の左側面である第1実装面(右側板実装面32a)が底板実装面30aと交差するように接合されており、これら底板実装面30aと右側板実装面32aとのなす角度が直角になるよう底板30と右側板32とが接合されている。そして上記実装空間を構成するこれら底板実装面30a、左側板実装面31a、及び右側板実装面32aによって上記基体33の内向面が形成されている。
A first mounting surface (left
上記底板30、左側板31、右側板32の構成材料は高熱伝導率を有した絶縁材料であればよく、例えばシリコン窒化物(Si3N4)、アルミニウム窒化物(AlN)、シリコンアルミニウム合金(Si2Al3)などのセラミック材料を挙げることができる。なお、こうした底板30と左側板31と間の接合、及び底板30と右側板32との接合は、例えば底板30と左側板31との接合箇所、及び底板30と右側板32との接合箇所の全体に高い熱伝導性を有した接合剤を塗布することにより実現することができる。
The constituent material of the
上記底板30において底板実装面30aと対向する側面には、底板被冷却面30bが形成されており、該底板被冷却面30bの左側には、左側板31における底側の端面である左側被冷却端面31bが同底板被冷却面30bと面一となるかたちで形成されている。また上記底板被冷却面30bの右側には、右側板32における底側の端面である右側被冷却端面32bが底板被冷却面30bと面一となるかたちで形成されており、上記基体33の底部には、これら底板被冷却面30b、左側被冷却端面31b、及び右側被冷却端面32bからなる一つの被冷却面33bが形成されている。
A bottom plate cooled
1つの平面である被冷却面33bには、上下方向における厚さが数cmからなる直方体状の冷却体である冷却器34が配設されている。冷却器34において被冷却面33bと対向する主面である冷却面34aは、その外形が被冷却面33bと整合する外形で形成されており該被冷却面33bの全体にわたり接合されている。この冷却器34は熱伝導性が高い材料であるアルミニウム系金属などからなり、その内部には冷却媒体としての冷却水を循環させるための8つの冷媒流路34rがバスバー方向に沿って貫通形成されている。な
お、こうした底板30と冷却器34と間の接合は、例えば被冷却面33bの全体又は冷却面34aの全体に高い熱伝導性を有した接合剤を塗布して冷却器34を基体33にねじ止めすることにより実現することができる。
A cooler 34, which is a rectangular parallelepiped cooling body having a thickness of several centimeters in the vertical direction, is disposed on the surface to be cooled 33b, which is one flat surface. In the cooler 34, the cooling
こうした構成では、各冷媒流路34rに対して図2における紙面奥側から紙面手前側に向かって冷却水が供給されることにより、底板被冷却面30bを介して底板実装面30aが冷却されて、左側被冷却端面31bを介して左側板実装面31aが冷却され、右側被冷却端面32bを介して右側板実装面32aが冷却される。そして冷却面34aとの接合領域が相対的に大きくなる底板被冷却面30bにおいては冷却器34との間で相対的に高い熱量が交換可能となり、また冷却面34aとの接合領域が相対的に小さくなる左側被冷却端面31b及び右側被冷却端面32bにおいては冷却器34との間で相対的に低い熱量が交換可能になる。すなわち底板実装面30a、左側板実装面31a、及び右側板実装面32aの全てが1つの冷却器34により異なる冷却効率の下で冷却されるようになる。しかも相対的に高い冷却効率を得る底板被冷却面30bが冷却面34aに対して大きな面積を占有し、相対的に低い冷却効率となる左側被冷却端面31b及び右側被冷却端面32bが冷却面34aに対して相対的に小さい面積を占有することから、冷却面34aの全体を有効的に利用することができる。
In such a configuration, the cooling water is supplied from the back side to the front side in FIG. 2 with respect to each
上記底板実装面30a上には、該底板実装面30aの出力電極方向の全幅にわたり帯状をなす上記U相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wがバスバー方向に所定の間隔をおいて配列されている。これらU相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wは、それぞれ底板実装面30aにおける出力電極方向の両端から上方へ延設されており、上記左側板実装面31a上及び右側板実装面32aにおける上下方向略全幅にわたり形成されている。これらU相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wは、それぞれ底板30と左側板31との接合部及び底板30と右側板32との接合部において直角をなして連続的な内向面を形成しており、これら3つの内向面にはそれぞれ上記U相アーム20U、V相アーム20V、W相アーム20Wが実装されている。
On the bottom
なお、こうした断面U字状をなすU相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wは、まずU相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wの各領域が形成された底板30、左側板31、及び右側板32を上述のように接合する。そして底板実装面30aと左側板実装面31aとが交差する角部、及び底板実装面30aと右側板実装面32aとが交差する角部をそれぞれはんだ接合することにより具現化することができる。
Note that the
また底板実装面30a上における右側板実装面32a側には、上記U相出力電極22U、V相出力電極22V、及びW相出力電極22Wから電気的に絶縁されてU相アーム20U、V相アーム20V、及びW相アーム20Wに対応付けられたU相ゲート引出電極34U,V相ゲート引出電極34V、及びW相ゲート引出電極34Wがそれぞれ形成されている。
Further, on the right side
次に、上記各相アームにおける各構成要素の配置やその接続態様について以下に説明する。なお、V相アーム20V及びW相アーム20Wにおける各構成要素の配置やその接続態様は、U相アーム20Uと同様であるため、以下ではU相アーム20Uにおける各構成要素の配置やその接続態様について説明し、V相アーム20V及びW相アーム20Wにおける各構成要素の配置やその接続態様に関わる説明は同様の符号を付して省略する。
Next, the arrangement of each component in each phase arm and its connection mode will be described below. In addition, since the arrangement | positioning of each component in the V-
図2、図3に示されるように、底板実装面30a上におけるU相出力電極22Uの左側板実装面31a側には、そのゲート電極Gとエミッタ電極Eとを上方に向けるかたちで上
記スイッチング素子16Uの下面全体であるコレクタ電極Cが接合されている。このスイッチング素子16Uのゲート電極Gは、同ゲート電極Gから上方へ延びる左側ゲート端子35に接合されており、この左側ゲート端子35を介して上記ゲートドライブ回路の対応する出力端子に接合されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, on the bottom
底板実装面30a上におけるU相出力電極22Uの右側板実装面32a側には、そのコレクタ電極Cを上方に向けるかたちで上記スイッチング素子15Uのエミッタ電極Eが接合されており、U相ゲート引出電極34Uには同スイッチング素子15Uのゲート電極Gが接合されている。このスイッチング素子15Uのゲート電極Gは、U相ゲート引出電極34Uを介して右側ゲート端子36に接合されており、この右側ゲート端子36を介して上記ゲートドライブ回路の対応する出力端子に接合されている。
The emitter electrode E of the switching
底板実装面30a上におけるU相出力電極22Uの出力電極方向略中央には、上記スイッチング素子15Uと前記スイッチング素子16Uとから離間してバスバー方向に延びるU相アームの出力線21Uが接合されている。なお、この出力線21Uは、V相出力電極22V、W相出力電極22W及び出力線21V,21Wとは絶縁されている。
An output line 21U of a U-phase arm extending in the busbar direction is joined to the
左側板実装面31a上におけるU相出力電極22Uには、そのアノードAを内側に向けるかたちで上記還流ダイオード18UのカソードKが接合されており、また右側板実装面32a上におけるU相出力電極22Uには、そのカソードKを内側に向けるかたちで上記還流ダイオード17UのアノードAが接合されている。
The cathode K of the
これら底板実装面30aと各電極との接合、左側板実装面31aと還流ダイオード18Uとの接合、ならびに右側板実装面32aと還流ダイオード17Uとの接合は、各電極表面に塗布したはんだ、アルミニウム、あるいは銅などを各素子の実装時に一旦融解させることにより実現されている。
The bonding between the bottom
底板実装面30a上における左側板実装面31a側には、バスバー方向に延びる四角柱状の銅材からなる負極バスバー12NがU相アーム20U、V相アーム20V、及びW相アーム20Wに共通するかたちで基体33のバスバー方向の全幅にわたり延設されている。負極バスバー12Nにおいて底板実装面30aと対向する側面である底側接続面12Na(第2接続面)には、上記スイッチング素子16Uのエミッタ電極Eが接合されており、また負極バスバー12Nにおいて左側板実装面31aと対向する側面である左側接続面12Nb(第1接続面)には上記還流ダイオード18UのアノードAが接合されている。この負極バスバー12Nにおいて上記スイッチング素子16Uのゲート電極Gと対向する領域には、負極バスバー12Nの右側に開口する切欠き12Ncが上下方向の全幅にわたり形成されている。この切欠き12Nc内に上記左側ゲート端子35が配設されることにより、負極バスバー12Nと左側ゲート端子35とが離間して負極バスバー12Nとスイッチング素子16Uのゲート電極Gとが電気的に絶縁されるようになっている。
On the left
底板実装面30a上における右側板実装面32a側には、負極バスバー12Nと同じく、バスバー方向に延びる四角柱状の銅材からなる正極バスバー12PがU相アーム20U、V相アーム20V、及びW相アーム20Wに共通するかたちで基体33のバスバー方向の全幅にわたり延設されている。正極バスバー12Pにおいて底板実装面30aと対向する側面である底側接続面12Pa(第2接続面)には、上記スイッチング素子15Uのコレクタ電極Cが接合されており、また正極バスバー12Pにおいて右側板実装面32aと対向する側面である右側接続面12Pb(第1接続面)には上記還流ダイオード17UのカソードKが接合されている。この正極バスバー12Pにおいて上記U相ゲート引出電極34Uと対向する領域には、正極バスバー12Pの左側に開口する切欠き12Pcが形成されている。この切欠き12Pc内に上記右側ゲート端子36が配設されることにより、
正極バスバー12Pと右側ゲート端子36とが離間して正極バスバー12Pとスイッチング素子15Uのゲート電極Gとが電気的に絶縁されるようになっている。
On the side of the right side
The
上述する負極バスバー12Nの実装は基体33に実装された各素子の電極面に対して行われ、該電極面又は負極バスバー12Nの底側接続面12Na、左側接続面12Nbに塗布したはんだ等の接合材料を負極バスバー12Nの実装時に一旦融解させることにより、あるいは圧着や超音波を用いた方法などにより実現される。また上述する正極バスバー12Pの実装は、負極バスバー12Nと同じく、基体33に実装された各素子の電極面に対して行われ、該電極面又は正極バスバー12Pの底側接続面12Pa、右側接続面12Pbに塗布したはんだ等の接合材料を正極バスバー12Pの実装時に一旦融解させることにより、あるいは圧着や超音波を用いた方法などにより実現される。
The mounting of the negative
上記第1実施形態の電力変換装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記第1実施形態の電力変換装置にあっては、上記各スイッチング素子や上記各還流ダイオードがバスバーに直接接続された、いわゆるワイヤボンドレス構造を負極バスバー12Nにおける底側接続面12Na及び左側接続面12Nbと正極バスバー12Pにおける底側接続面12Pa及び右側接続面12Pbとを利用して実現できる。それゆえ上記各スイッチング素子や上記還流ダイオードを実装するに際して、ワイヤボンドレス構造が実現可能となるばかりか、正極バスバー12Pや負極バスバー12Nの表面を3次元的に利用した実装が可能となる。それゆえに、上記各スイッチング素子や上記各還流ダイオードを共通する1つの実装面に実装する態様に比べて、該実装面の面方向における装置サイズを縮小させることができる。
According to the power converter of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the power conversion device of the first embodiment, a so-called wire bondless structure in which each of the switching elements and each of the return diodes is directly connected to the bus bar has a bottom-side connection surface 12Na in the negative
(2)上記第1実施形態の電力変換装置によれば、正極バスバー12P及び負極バスバー12Nが上記各スイッチング素子や上記各還流ダイオードの接合面を覆うことから、正極バスバー12P及び負極バスバー12Nがこれら各半導体素子を保護するための保護材としても機能するようになる。それゆえ別途保護材を設ける場合に比べて電力変換装置の構造の簡略化及び小型化を図ることもできる。さらには別途保護材を設ける場合に比べて電力変換装置の製造過程におけるリワーク性の向上を図ることもできる。
(2) According to the power conversion device of the first embodiment, the
(3)上記第1実施形態の電力変換装置によれば、底板実装面30aと左側板実装面31aとのなす角度、及び底板実装面30aと右側板実装面32aとのなす角度が直角であることから、正極バスバー12P及び負極バスバー12Nの断面形状を単純な矩形状にすることが可能である。それゆえ各スイッチング素子や還流ダイオードに対して正極バスバー12P及び負極バスバー12Nの位置整合性を向上させることができる。
(3) According to the power conversion device of the first embodiment, the angle formed between the bottom
(4)上記第1実施形態の電力変換装置にあっては、その稼動時において上記各スイッチング素子の発熱量が上記各還流ダイオードの発熱量に比べて高くなるものの、各スイッチング素子を冷却するための底板被冷却面30bの略全面が冷却器34の冷却面34aと接合されることから各スイッチング素子を効果的に冷却することができる。また各還流ダイオードの発熱量は各スイッチング素子の発熱量に比べて低くなることから、外気への放熱によりその動作保証範囲を維持することが可能であり、仮に外気への放熱によりその動作保証範囲を維持できない場合であっても、左側被冷却端面31bや右側被冷却端面32bを介した冷却効果によりその動作保証範囲を維持することもできる。それゆえ還流ダイオードを冷却するための冷却器を別途左側板31や右側板32に設ける必要がないことから、電力変換装置の簡素化及び小型化を実現することができる。
(4) In the power conversion device of the first embodiment, although the amount of heat generated by each switching element is higher than the amount of heat generated by each freewheeling diode during operation, the switching element is cooled. Since the substantially entire surface of the bottom plate cooled
(5)上記第1実施形態の電力変換装置によれば、冷却器34が水冷式であるために空冷式の冷却器と比べて各スイッチング素子や各還流ダイオードの冷却効率を高めることができる。
(第2実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換装置を具体化した第2実施形態について図4を参照して説明する。なお、第2実施形態では第1実施形態における底板30、左側板31及び右側板32の構成を変更したものであるため、以下ではその変更点について詳細に説明する。
(5) According to the power conversion device of the first embodiment, since the cooler 34 is a water-cooled type, the cooling efficiency of each switching element and each return diode can be increased as compared with an air-cooled type cooler.
(Second Embodiment)
A second embodiment that embodies the power converter according to the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, in 2nd Embodiment, since the structure of the
図4に示されるように、底板30、左側板31、及び右側板32は、その厚さが数mmの薄い絶縁基板であり、冷却器34の上下方向の厚さよりも十分に薄く形成されている。底板30と左側板31とは、底板被冷却面30bが左側板実装面31aにおける上下方向の途中で交差するかたちで接合されており、これにより左側板実装面31aにおける下側端部が底板被冷却面30bよりも冷却器34の側へ延びるよう配置されている。また底板30と右側板32とは、上記左側板31と同じく、底板被冷却面30bが右側板実装面32aにおける上下方向の途中で交差するかたちで接合されており、これにより右側板実装面32aにおける下側端部が冷却器34の側へ延びるように配置されている。
As shown in FIG. 4, the
冷却器34の上下方向の厚さは、例えば数cmであって上記底板30の厚さよりも十分に厚く形成されており、その冷却面34aの外径は、底板被冷却面30bと整合するサイズで形成されている。冷却器34における出力電極方向の両端面34bには、それぞれ上記底板被冷却面30bよりも下側に位置する左側板実装面31aの下側端部と右側板実装面32aの下側端部とが接合されている。
The thickness of the cooler 34 in the vertical direction is, for example, several centimeters and is sufficiently thicker than the thickness of the
こうした左側板31と冷却器34と間の接合、及び右側板32と冷却器34との間の接合は、例えば両端面34bの全体に高い熱伝導性を有した接合剤を塗布し、各還流ダイオードが実装された左側板31及び右側板32を冷却器34にねじ止めすることにより実現することができる。
For such joining between the
上記第2実施形態の電力変換装置によれば、第1実施形態の電力変換装置に加えて以下のような効果を得ることができる。
(6)上記第2実施形態の電力変換装置にあっては、冷却器34と左側板31との接触面積、及び冷却器34と右側板32との接触面積が冷却器34の厚さに即して大きくすることができために、左側板実装面31aに実装された各還流ダイオードと右側板実装面32aに実装された還流ダイオードとの冷却効率を向上させることができる。すなわち冷却器34の表面を3次元的に利用することができることから、冷却器34が有する冷却能力を有効的に利用することができる。
According to the power converter of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the power converter of the first embodiment.
(6) In the power conversion device of the second embodiment, the contact area between the cooler 34 and the
(7)上記第2実施形態の電力変換装置にあっては、冷却器34における一方の端面34bと左側板31とが接合されることにより同左側板31の立設状態が保持されており、また冷却器34における他方の端面34bと右側板32とが接合されることにより同右側板32の立設状態が保持されている。それゆえ左側板31と底板30との接合や右側板32と底板30との接合等、薄い基板の端面を利用した接合に比べて、接合剤による接合やねじ止めによる接合が容易となり、上記立設状態に関わる保持強度を増大させることができる。
(7) In the power conversion device of the second embodiment, the
(8)また上述するように立設状態に関わる保持強度を増大させることができるために、底板30、左側板31、及び右側板32の薄型化を図ることもでき、ひいては電力変換装置の小型化を図ることもできる。さらには、こうした薄型化により底板30、左側板31、及び右側板32の熱伝導性を向上させることができるために、各スイッチング素子や還流ダイオードの冷却効率を向上させることもできる。
(8) Since the holding strength related to the standing state can be increased as described above, the
なお、上述した実施形態は例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、底板実装面30aと左側板実装面31aとのなす角度、及び底板
実装面30aと右側板実装面32aとのなす角度が直角となるかたちで底板30と左側板31、及び底板30と右側板32とが接合された例を説明した。これを変更して、例えば図5(a)に示されるように、底板実装面30aと左側板実装面31aとのなす角度、及び底板実装面30aと右側板実装面32aとのなす角度が鈍角となるかたちで底板30と左側板31、及び底板30と右側板32とを接合する態様であってもよい。なおこの際、負極バスバー12Nにおける底側接続面12Naと左側接続面12Nbとのなす角度、及び正極バスバー12Pにおける底側接続面12Paと右側接続面12Pbとのなす角度が上記鈍角と同じであることが好ましい。
The embodiment described above can also be implemented in the following manner, for example.
In the above embodiment, the
こうした構成によれば、底板実装面30aの上方から左側板実装面31a及び右側板実装面32aの全体を視認することが可能となり、正極バスバー12P及び負極バスバー12Nを実装するに際して、正極バスバー12P及び負極バスバー12Nと、各スイッチング素子及び還流ダイオードとの間の位置整合性を向上させることができる。また正極バスバー12P及び負極バスバー12Nの実装作業が容易となることから、各スイッチング素子や還流ダイオードと正極バスバー12Pとの間の接合状態、及び各スイッチング素子や還流ダイオードと負極バスバー12Nとの間の接合状態をより確実なものとすることができる。
According to such a configuration, the entire left side
・また、例えば図5(b)に示されるように、底板実装面30aと左側板実装面31aとのなす角度、及び底板実装面30aと右側板実装面32aとのなす角度が鋭角となるかたちで底板30と左側板31、及び底板30と右側板32とを接合する態様であってもよい。なおこの際においても、上述する態様と同じく、負極バスバー12Nにおける底側接続面12Naと左側接続面12Nbとのなす角度、及び正極バスバー12Pにおける底側接続面12Paと右側接続面12Pbとのなす角度が上記鋭角と同じであることが好ましい。こうした構成にあっても、上記各スイッチング素子や上記還流ダイオードを実装するに際して、ワイヤボンドレス構造が実現可能となるばかりか、負極バスバー12Nや正極バスバー12Pの表面を3次元的に利用した実装が可能となる。それゆえに、上記各スイッチング素子や上記各還流ダイオードを共通する1つの実装面に実装する態様に比べて、該実装面の面方向における装置サイズを縮小させることができる。また負極バスバー12N及び正極バスバー12Pがこれら各半導体素子を保護するための保護材としても機能するようになることから、別途保護材を設ける場合に比べて電力変換装置の構造の簡略化及び小型化を図ることもできる。
Further, for example, as shown in FIG. 5B, the angle formed between the bottom
・上記第1実施形態では、左側板31の被冷却面である左側被冷却端面31bと右側板32の被冷却面である右側被冷却端面32bとが、いずれも各板の下側端面である態様について説明した。これを変更し、例えば図6(a)に示されるように、左側板31と右側板32とをそれぞれバスバー方向から見て底板実装面30aに沿うように折り曲げられた形状に構成して、その底板実装面30aに沿う下面をそれぞれ被冷却面である左側被冷却端面31b及び右側被冷却端面32bにする態様であってもよい。こうした構成においても被冷却面のサイズを大きくすることができることから、左側板実装面31aや右側板実装面32aにおける冷却効率を向上させることができ、また左側板31や右側板32の立設状態に関わる保持強度を増大させることができる。
In the first embodiment, the left cooled
・上記第2実施形態では、冷却器34における出力電極方向の両端面34bにそれぞれ左側板実装面31aの下側端部と右側板実装面32aの下側端部とを接合する態様について説明した。これに限らず、左側板31と冷却器34との接合形態、及び右側板32と冷却器34との接合形態は、例えば図6(b)に示されるような態様であってもよい。すなわち、冷却器34の冷却面34aに嵌合凹部34cを形成し、また該嵌合凹部34cと対向する底板30の領域に嵌合孔30cを形成し、該嵌合凹部34cと対応する左側板31の下端と右側板32の下端とに形成した左側嵌合凸部31cと右側嵌合凸部32cとをそ
れぞれ対応する嵌合凹部34cに嵌合させる態様であってもよい。こうした構成においても左側板31や右側板32と冷却器34との間の接合範囲を拡大させることができることから、左側板31や右側板32の立設状態に関わる保持強度を増大させることができる。
In the second embodiment, the mode in which the lower end portion of the left side
・上記実施形態では、底板30と左側板31との接合、及び底板30と右側板32との接合を接合剤により実現した。こうした接合剤を利用する態様に限らず、左側板31と底板30とを固定する上では、例えば図7に示されるような態様であってもよい。すなわち、底板30におけるに左側板31の側の端面に複数の嵌合凸部30dを形成し、また該嵌合凸部30dと対応する左側板31の領域に嵌合孔31dを形成し、底板30の嵌合凸部30dと左側板31の嵌合孔31dとを嵌合させることにより左側板31と底板30とを固定するようにしてもよい。なお、こうした接合形態は右側板32と底板30との間の接合に対しても適用することができる。
In the above embodiment, the bonding between the
・上記実施形態では、電力変換装置が、第1支持板である1つの底板30と、第2支持板である左側板31及び右側板32と、バスバーである正極バスバー12P及び負極バスバー12Nを有した態様を説明した。こうした構成に限らず、電力変換装置が、1つの第1支持板と、1つの第2支持板と、1つのバスバーとを有する態様であっても、上述するようにバスバーの表面を3次元的に利用した実装が可能となり、上記各スイッチング素子や上記各還流ダイオードなどの発熱素子を共通する1つの実装面に実装する態様に比べて装置サイズを縮小させることができる。
In the above embodiment, the power conversion device includes one
・上記実施形態においては、図8に示されるように、左側板実装面31aと対向する左側板31の側面に放熱フィン50を形成する構成であってもよい。こうした構成であれば、左側板31と外気との接触面積を大きくすることができることから、還流ダイオード18U、18V、18Wに関わる冷却効率を向上させることができる。また、こうした放熱フィン50は右側板32に対しても同様に適用することができ、これにより還流ダイオード17U、17V、17Wに関わる冷却効率を向上させることもできる。
-In the said embodiment, as FIG. 8 shows, the structure which forms the
・上記実施形態においては、冷却器34を水冷式としたが、スイッチング素子や還流ダイオードなどの発熱素子を冷却する上では、例えばヒートシンクなどを用いた空冷式の冷却器としてもよい。 In the above embodiment, the cooler 34 is a water-cooled type. However, for cooling a heating element such as a switching element or a reflux diode, an air-cooled type cooler using a heat sink or the like may be used.
・上記実施形態においては、冷却器34の各冷媒流路34rにおける冷媒の流れ方向を一つの方向にしたが、例えば図9に示されるように、冷媒流路34rを適宜連結することにより冷媒の流れ方向をバスバー方向に沿う双方向としてもよい。こうした構成によれば、同量の冷却水を供給した場合に冷媒流路34r内の冷媒流速が大きくなることから、各スイッチング素子や各還流ダイオードを効率よく冷却することができる。
In the above embodiment, the flow direction of the refrigerant in each
・上記実施形態では、第2発熱素子が炭化シリコン基板を利用した還流ダイオードである例を説明したが、これに限らず、発熱量が小さく空気中への放熱だけでその動作が実行可能な温度範囲を逸脱しないのであれば、例えば窒化ガリウムなどを用いて第2発熱素子を形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the second heat generating element is a free-wheeling diode using a silicon carbide substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and the temperature at which the heat generation is small and the operation can be performed only by heat radiation to the air. If not departing from the range, the second heating element may be formed using, for example, gallium nitride.
・上記実施形態においては、第1発熱素子を還流ダイオード17U、17V、17W、18U、18V,18Wに具体化し、第2発熱素子をスイッチング素子15U、15V、15W、16U、16V、16Wに具体化した。第1発熱素子と第2発熱素子は、こうした半導体素子に限らず、電力変換装置の稼動に従い発熱して第2発熱素子の発熱量が第1発熱素子の発熱量よりも高くなる素子であればよい。
In the above embodiment, the first heating element is embodied as the
・上記実施形態では、底板30の底板実装面30a、左側板31の左側板実装面31a
、及び右側板32の右側板実装面32aにそれぞれ複数の発熱素子を実装したが、これに限られるものではなく、底板実装面30a、左側板実装面31a、あるいは右側板実装面32aに実装される発熱素子は単数であってもよい。
In the above embodiment, the bottom
A plurality of heating elements are mounted on the right side
11…直流電源、12P…正極バスバー、12N…負極バスバー、13…平滑コンデンサ、14…インバータ回路、15U,15V,15W…スイッチング素子、16U,16V,16W…スイッチング素子、17U,17V,17W…還流ダイオード、18U,18V,18W…還流ダイオード、20U…U相アーム、20V…V相アーム、20W…W相アーム、30…底板、30a…底板実装面、30b…底板被冷却面、31…左側板、31a…左側板実装面、31d…嵌合孔、32…右側板、32a…右側板実装面、33…基体、33b…被冷却面、34…冷却器、34b…端面、34r…冷媒流路、50…放熱フィン、M…3相モータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... DC power supply, 12P ... Positive electrode bus bar, 12N ... Negative electrode bus bar, 13 ... Smoothing capacitor, 14 ... Inverter circuit, 15U, 15V, 15W ... Switching element, 16U, 16V, 16W ... Switching element, 17U, 17V, 17W ... Reflux Diode, 18U, 18V, 18W ... Freewheeling diode, 20U ... U phase arm, 20V ... V phase arm, 20W ... W phase arm, 30 ... Bottom plate, 30a ... Bottom plate mounting surface, 30b ... Bottom plate cooled surface, 31 ...
Claims (7)
前記第1発熱素子よりも発熱量が高くなる第2発熱素子が実装された第2実装面を有して該第2実装面と対向する側面である被冷却面に冷却体が接合された第2実装基板と、
前記第1発熱素子と前記第2発熱素子とが接合されるバスバーとを備えた電力変換装置であって、
前記第1発熱素子と前記第2発熱素子とが内向する態様で前記第1実装面と前記第2実装面とが交差するように前記第1実装基板と前記第2実装基板とが接合されており、
前記バスバーが前記第1実装面に対向する側面である第1接続面と前記第2実装面に対向する側面である第2接続面とを有して、前記第1接続面に前記第1発熱素子が接合されて前記第2接続面に前記第2発熱素子が接合されたことを特徴とする電力変換装置。 A first mounting substrate having a first mounting surface on which the first heating element is mounted;
A second body having a second mounting surface on which a second heat generating element having a higher calorific value than that of the first heat generating element is mounted, and a cooling body is joined to a surface to be cooled that is a side surface facing the second mounting surface. 2 mounting boards,
A power conversion device comprising a bus bar to which the first heating element and the second heating element are joined,
The first mounting substrate and the second mounting substrate are joined such that the first mounting surface and the second mounting surface intersect with each other so that the first heating element and the second heating element face inward. And
The bus bar has a first connection surface that is a side surface facing the first mounting surface and a second connection surface that is a side surface facing the second mounting surface, and the first heat generation is formed on the first connection surface. A power conversion device, wherein an element is joined and the second heating element is joined to the second connection surface.
請求項1に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein an end of the first mounting board on the second mounting board side is joined to the cooling body.
請求項2に記載の電力変換装置。 The first mounting board and the second mounting board are bonded in such a manner that an end surface of the first mounting board on the second mounting board side is flush with the surface to be cooled. The power converter according to claim 2, wherein an end surface and the surface to be cooled are joined to a main surface of the cooling body.
請求項2に記載の電力変換装置。 The first mounting substrate and the second mounting substrate are joined in such a manner that the cooled surface intersects in the middle of the first mounting surface, and the main surface of the cooling body is bonded to the cooled surface. The power conversion device according to claim 2, wherein an end surface of the cooling body is joined to the first mounting surface.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle formed by the first mounting surface and the second mounting surface is a right angle.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle formed between the first mounting surface and the second mounting surface is an obtuse angle.
前記正極母線と前記負極母線との間には前記第2発熱素子であるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続された前記第1発熱素子である整流素子との対が3相ブリッジ接続されており、
前記正極母線近傍の前記第1実装面及び前記第2実装面には、それぞれ前記正極母線に接続される前記整流素子及び前記スイッチング素子が接続されて、
前記負極母線近傍の前記第1実装面及び前記第2実装面には、それぞれ前記負極母線に接続される前記整流素子及び前記スイッチング素子が接続された
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A pair of the first mounting boards are joined to the second mounting board in such a manner as to sandwich one second mounting board, and the positive bus and the negative bus that are the pair of bus bars are respectively on the second mounting surface. Mounted on one of the first mounting surface side and the other of the first mounting surface side,
A pair of a switching element, which is the second heating element, and a rectifying element, which is the first heating element connected in reverse parallel to the switching element, is connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus by a three-phase bridge connection. And
The rectifying element and the switching element connected to the positive electrode bus are connected to the first mounting surface and the second mounting surface in the vicinity of the positive electrode bus, respectively.
7. The rectifying element and the switching element connected to the negative electrode bus are connected to the first mounting surface and the second mounting surface in the vicinity of the negative electrode bus, respectively. Power converter.
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