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JP6136651B2 - Power converter - Google Patents
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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

電気自動車やハイブリッド自動車などには、直流電源を三相交流電源に変換する電力変換装置が用いられている。この電力変換装置としては、例えば特許文献1に示されたものがある。特許文献1の電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、各半導体モジュールの出力端子と接続された3つのバスバーと、バスバーを挿通する集磁コアを備えた電流センサとを有している。   An electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like use a power conversion device that converts a DC power source into a three-phase AC power source. As this power converter, there exists a thing shown by patent document 1, for example. The power conversion device of Patent Document 1 has a plurality of semiconductor modules with built-in switching elements, three bus bars connected to the output terminals of each semiconductor module, and a current sensor including a magnetic flux collecting core that passes through the bus bars. doing.

電流センサ内に配される3つのバスバーは板状をなしており、その幅方向に並べて配置されている。また、3つのバスバーのうち2つのバスバーが集磁コアを挿通する構成となっている。   The three bus bars arranged in the current sensor have a plate shape and are arranged side by side in the width direction. In addition, two of the three bus bars are configured to pass through the magnetic flux collecting core.

特開2011−182629号公報JP 2011-182629 A

しかしながら、特許文献1に示された電力変換装置には以下の課題がある。
特許文献1の電力変換装置においては、3つのバスバーが幅方向に並んで配されている。そのため、バスバーの並び方向における配置スペースが大きくなりやすい。
However, the power conversion device disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
In the power converter of Patent Document 1, three bus bars are arranged side by side in the width direction. Therefore, the arrangement space in the bus bar arrangement direction tends to be large.

また、バスバーを挿通配置する電流センサにおいても、集磁コアの内周形状をバスバーと対応した形状とするため、幅方向における大きさが大きくなりやすい。
このように、バスバー及び電流センサの配置スペースが大きくなることで、電力変換装置が大型化しやすい。
Further, in the current sensor in which the bus bar is inserted and disposed, the inner circumferential shape of the magnetic flux collecting core is made to correspond to the bus bar, so that the size in the width direction tends to be large.
As described above, the space for arranging the bus bar and the current sensor is increased, so that the power converter is easily increased in size.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、容易に小型化することのできる電力変換装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a power conversion device that can be easily downsized.

本発明の一態様は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを備えた半導体ユニットと、
上記半導体モジュールが有する複数の出力端子にそれぞれ接続された複数の出力バスバーと、
上記複数の出力バスバーのうち少なくとも2つの上記出力バスバーのそれぞれの周囲に配された電流センサと、
上記半導体ユニットを内包するケースと、
上記電流センサの信号を出力するための信号出力部と、を有しており、
上記各電流センサは、該各電流センサ内の上記各出力バスバーを内側に挿通する集磁コアを備え、
上記電流センサ内に配される上記出力バスバーは、それぞれ板状をなすと共に、該出力バスバーの厚さ方向に並んで配されており、
上記ケースには、上記信号出力部を挿通可能な貫通孔が形成されており、
上記信号出力部は、上記ケースの上記貫通孔に挿通されており、
上記信号出力部の少なくとも一部は、上記ケースの外側に配されていることを特徴とする電力変換装置にある。
One aspect of the present invention is a semiconductor unit including a semiconductor module incorporating a switching element;
A plurality of output bus bars respectively connected to a plurality of output terminals of the semiconductor module;
A current sensor disposed around each of at least two of the plurality of output bus bars ;
A case containing the semiconductor unit;
A signal output unit for outputting a signal of each of the current sensors,
Each current sensor includes a magnetic flux collecting core that passes through each output bus bar in each current sensor.
The output bus bar that is disposed above the respective current sensor, with each forming a plate shape, are arranged side by side in the thickness direction of the output bus bar,
The case has a through-hole through which the signal output section can be inserted,
The signal output unit is inserted through the through hole of the case,
At least a part of the signal output unit is in the power conversion device, which is arranged outside the case.

上記電力変換装置においては、上記複数の出力バスバーが板状をなすと共に、その厚さ方向に並んで配されている。上記出力バスバーは、上述のごとく、板状をなしているため、幅方向の寸法及び長手方向の寸法に比べて厚さ方向の寸法が小さい。したがって、上記出力バスバーを厚さ方向に並べて配置することにより、上記出力バスバーの並び方向における配置スペースを小さくすることができる。   In the power conversion device, the plurality of output bus bars have a plate shape and are arranged side by side in the thickness direction. Since the output bus bar has a plate shape as described above, the dimension in the thickness direction is smaller than the dimension in the width direction and the dimension in the longitudinal direction. Therefore, by arranging the output bus bars side by side in the thickness direction, the arrangement space in the arrangement direction of the output bus bars can be reduced.

また、上記出力バスバーは、上記電流センサに挿通された部位においても、厚さ方向に並べて配置されている。そのため、上記出力バスバーの形状に対応して、上記電流センサにおける上記並び方向の寸法を小さくすることができる。これにより、上記電流センサにおいても上記並び方向の寸法を小さくすることができる。
このように、上記複数の出力バスバーの上記並び方向における配置スペースと、上記電流センサの外形とを小さくすることにより、上記電力変換装置の大きさを小さくすることができる。
In addition, the output bus bar is also arranged in the thickness direction even at a portion inserted through the current sensor. Therefore, the dimension in the arrangement direction of the current sensor can be reduced corresponding to the shape of the output bus bar. Thereby, also in the current sensor, the dimension in the arrangement direction can be reduced.
Thus, the size of the power conversion device can be reduced by reducing the arrangement space of the plurality of output bus bars in the arrangement direction and the outer shape of the current sensor.

以上のごとく、上記電力変換装置によれば、その大きさを容易に小型化することができる。   As described above, according to the power conversion device, the size can be easily reduced.

実施例1における、電力変換装置を示す平面図。The top view which shows the power converter device in Example 1. FIG. 図1における、II−II矢視断面図。II-II arrow sectional drawing in FIG. 図1における、III−III矢視断面図。III-III arrow sectional drawing in FIG. 図1における、IV−IV矢視断面図。IV-IV arrow sectional drawing in FIG. 図1における、V−V矢視断面図。VV arrow sectional drawing in FIG.

上記電力変換装置において、上記半導体ユニットは、上記半導体モジュールを冷却する冷却装置を備えていることが好ましい。この場合には、上記電流センサの近傍に上記冷却装置が配置することができ、該冷却装置によって上記電流センサを冷却することができる。   In the power conversion device, the semiconductor unit preferably includes a cooling device that cools the semiconductor module. In this case, the cooling device can be disposed in the vicinity of the current sensor, and the current sensor can be cooled by the cooling device.

また、上記冷却装置は、内部に冷媒流路を備えた複数の冷却管を備えており、上記半導体ユニットは、複数の上記半導体モジュールと、上記複数の冷却管とを交互に積層した積層構造を有しており、上記複数の出力バスバーの厚さ方向と上記半導体ユニットの積層方向とが同一方向であることが好ましい。この場合には、上記複数の出力バスバーを上記厚さ方向と直交する方向に引き出すために必要となる上記複数の出力バスバーにおける曲げ数を低減することができる。これにより、上記出力バスバーの全長を短くすると共に、該出力バスバーを容易に製造することができる。それゆえ、上記電力変換装置の生産性を向上することができる。   In addition, the cooling device includes a plurality of cooling pipes having a refrigerant flow path therein, and the semiconductor unit has a stacked structure in which the plurality of semiconductor modules and the plurality of cooling pipes are alternately stacked. Preferably, the thickness direction of the plurality of output bus bars and the stacking direction of the semiconductor units are the same direction. In this case, it is possible to reduce the number of bends in the plurality of output bus bars that are necessary for pulling out the plurality of output bus bars in a direction perpendicular to the thickness direction. Thereby, while shortening the full length of the said output bus bar, this output bus bar can be manufactured easily. Therefore, the productivity of the power conversion device can be improved.

また、上記複数の出力バスバーのうち少なくとも2つには、上記電流センサがそれぞれ配されており、上記電流センサは、上記集磁コアにおける上記出力バスバーの挿通方向において、互いにずれた位置に配されていることが好ましい。この場合には、上記電流センサ同士の磁気干渉を低減することができる。これにより、上記電流センサの上記並び方向における間隔を低減することができ、上記電流センサに必要な、上記並び方向の配置スペースを小さくすることができる。   Further, at least two of the plurality of output bus bars are provided with the current sensors, respectively, and the current sensors are arranged at positions shifted from each other in the insertion direction of the output bus bar in the magnetic flux collecting core. It is preferable. In this case, magnetic interference between the current sensors can be reduced. Thereby, the space | interval in the said alignment direction of the said current sensor can be reduced, and the arrangement | positioning space of the said alignment direction required for the said current sensor can be made small.

また、上記挿通方向から見たとき、上記電流センサは、少なくとも一部が互いに重なり合うように配されていることが好ましい。この場合には、上記並び方向において、上記電流センサの配置スペースをより小さくすることができる。   In addition, when viewed from the insertion direction, the current sensors are preferably arranged so that at least some of them overlap each other. In this case, the arrangement space of the current sensor can be further reduced in the arrangement direction.

(実施例1)
上記電力変換装置にかかる実施例について図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すごとく、電力変換装置1は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール2を備えた半導体ユニット10と、半導体モジュール2が有する複数の出力端子231にそれぞれ接続された複数の出力バスバー4と、出力バスバー4を内側に挿通する集磁コア52を備えた電流センサ50とを有している。
複数の出力バスバー4は、板状をなしており、出力バスバー4の厚さ方向に並んで配されている。
Example 1
The Example concerning the said power converter device is described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a semiconductor unit 10 including a semiconductor module 2 with a built-in switching element, a plurality of output bus bars 4 respectively connected to a plurality of output terminals 231 included in the semiconductor module 2, and And a current sensor 50 having a magnetic flux collecting core 52 that passes through the output bus bar 4 inside.
The plurality of output bus bars 4 have a plate shape and are arranged side by side in the thickness direction of the output bus bar 4.

以下、さらに詳細に説明する。
本例においては、図1及び図2に示すごとく、半導体モジュール2と冷却装置3の冷却管31とが積層された方向を積層方向X、冷却管31の長手方向を横方向Y、また、積層方向X及び横方向Yの両方に対して直交する方向を高さ方向Zとして、以下説明する。
また、積層方向Xにおいて、冷媒導入管321及び冷媒排出管322におけるケース8から突出した先端側を前方とし、反対側を後方とする。また、高さ方向Zにおいて、出力端子231の先端側を下方とし、反対側を上方とする。
This will be described in more detail below.
In this example, as shown in FIGS. 1 and 2, the direction in which the semiconductor module 2 and the cooling pipe 31 of the cooling device 3 are stacked is the stacking direction X, the longitudinal direction of the cooling pipe 31 is the horizontal direction Y, and the stacking The direction orthogonal to both the direction X and the lateral direction Y will be described below as the height direction Z.
Further, in the stacking direction X, the front end side protruding from the case 8 in the refrigerant introduction pipe 321 and the refrigerant discharge pipe 322 is defined as the front, and the opposite side is defined as the rear. In the height direction Z, the front end side of the output terminal 231 is set to the lower side, and the opposite side is set to the upper side.

本例の電力変換装置1は、例えば、ハイブリッド自動車等において、直流電源から、三相交流モータ(図示略)に通電する駆動電流(U相、V相、W相)を生成するための装置である。
図1〜図3に示すごとく、電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2を備えた半導体ユニット10と、複数の半導体モジュール2における出力端子231と接続された複数の出力バスバー4と、出力バスバー4と外部機器(図示略)の外部配線9とを接続するための端子台5と、これらを内包するケース8とを有している。
The power conversion apparatus 1 of this example is an apparatus for generating a drive current (U phase, V phase, W phase) for energizing a three-phase AC motor (not shown) from a DC power source in, for example, a hybrid vehicle. is there.
As shown in FIGS. 1 to 3, the power conversion apparatus 1 includes a semiconductor unit 10 including a plurality of semiconductor modules 2, a plurality of output bus bars 4 connected to output terminals 231 in the plurality of semiconductor modules 2, and an output bus bar. 4 and a terminal block 5 for connecting an external wiring 9 of an external device (not shown), and a case 8 containing them.

図1〜図3に示すごとく、ケース8は、アルミニウム合金によって形成された箱型をなしており、略矩形状をなす底部81と、底部81の外周縁から、高さ方向Zに沿って延びる壁部82と、壁部82の上部を覆う蓋体83とを有している。
端子台5と対向して配された壁部82には、外部配線9を挿通する壁部挿通孔821が貫通形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the case 8 has a box shape formed of an aluminum alloy, and extends along the height direction Z from a bottom 81 having a substantially rectangular shape and an outer peripheral edge of the bottom 81. A wall portion 82 and a lid 83 that covers the upper portion of the wall portion 82 are provided.
A wall portion insertion hole 821 through which the external wiring 9 is inserted is formed through the wall portion 82 arranged to face the terminal block 5.

図1、図3及び図4に示すごとく、底部81には、信号出力部53を挿通可能な貫通孔811が形成されている
図1〜図3に示すごとく、ケース8に収容された半導体ユニット10は、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール2と、半導体モジュール2を冷却する冷却装置3とを備えている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a through hole 811 into which the signal output unit 53 can be inserted is formed in the bottom portion 81. As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor unit housed in the case 8. 10 includes a plurality of semiconductor modules 2 each including a switching element, and a cooling device 3 that cools the semiconductor modules 2.

図1及び図5に示すごとく、冷却装置3は、半導体モジュール2の両面に配された冷却管31と、冷却管31へ冷媒を循環させるための冷媒導入管321及び冷媒排出管322を有している。本例において、冷却管31は、アルミニウム等の金属によって構成されており、内部に冷媒を流通する冷媒流路311を有している。複数の冷却管31は、半導体モジュール2を両面から挟持するように配されており、隣り合う冷却管31は、横方向Yの両端部付近において連結管33によって、互いに連結されている。そして、冷却管31と半導体モジュール2とが交互に積層されることによって、積層部11が形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 5, the cooling device 3 includes a cooling pipe 31 arranged on both surfaces of the semiconductor module 2, a refrigerant introduction pipe 321 and a refrigerant discharge pipe 322 for circulating the refrigerant to the cooling pipe 31. ing. In this example, the cooling pipe 31 is made of a metal such as aluminum and has a refrigerant flow path 311 through which the refrigerant flows. The plurality of cooling pipes 31 are arranged so as to sandwich the semiconductor module 2 from both sides, and the adjacent cooling pipes 31 are connected to each other by connecting pipes 33 in the vicinity of both ends in the lateral direction Y. The cooling pipes 31 and the semiconductor modules 2 are alternately stacked to form the stacked portion 11.

図1及び図5に示すごとく、冷媒導入管321及び冷媒排出管322は、積層部11の前端部に配された冷却管31の前面から、前方に向かって突出するよう設けてある。冷媒導入管321から導入された冷媒は、適宜連結管33を通り、各冷却管31に分配されると共にその長手方向(横方向Y)に流通する。そして、各冷却管31を流れる間に、冷媒は半導体モジュール2との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管33を通り、冷媒排出管322に導かれ排出される。冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。   As shown in FIGS. 1 and 5, the refrigerant introduction pipe 321 and the refrigerant discharge pipe 322 are provided so as to protrude forward from the front surface of the cooling pipe 31 arranged at the front end portion of the stacked portion 11. The refrigerant introduced from the refrigerant introduction pipe 321 passes through the connection pipe 33 as appropriate, is distributed to each cooling pipe 31, and flows in the longitudinal direction (lateral direction Y). Then, the refrigerant exchanges heat with the semiconductor module 2 while flowing through each cooling pipe 31. The refrigerant whose temperature has increased due to heat exchange passes through the downstream connection pipe 33 and is led to the refrigerant discharge pipe 322 and discharged. Examples of the refrigerant include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, and alcohol refrigerants such as methanol and alcohol. A refrigerant such as a ketone-based refrigerant such as acetone can be used.

図1、図2及び図5に示すごとく、半導体モジュール2は、スイッチング素子を有する本体部21と、本体部21から上方に向かって延びる複数の制御端子22と、本体部21から下方に向かって延びる複数の主電極端子23とを有している。   As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the semiconductor module 2 includes a main body 21 having a switching element, a plurality of control terminals 22 extending upward from the main body 21, and downward from the main body 21. And a plurality of main electrode terminals 23 extending.

図1〜図3に示すごとく、半導体ユニット10を構成する半導体モジュール2としては、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子を内蔵してなる。本例の半導体モジュール2における本体部21は、平板状をなしており、2つのスイッチング素子を樹脂モールドして形成されている。
本体部21から上方に延びるよう形成された制御端子22は、制御回路基板73と接続されており、スイッチング素子を制御する制御信号が入力される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor module 2 constituting the semiconductor unit 10 includes a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a MOSFET (MOS field effect transistor). The main body 21 in the semiconductor module 2 of this example has a flat plate shape, and is formed by resin-molding two switching elements.
The control terminal 22 formed so as to extend upward from the main body portion 21 is connected to the control circuit board 73, and receives a control signal for controlling the switching element.

図1及び図2に示すごとく、本体部21から下方に延びるよう形成された主電極端子23は、正極端子232、負極端子233及び出力端子231の3つからなる。各半導体モジュール2の出力端子231は、複数のスイッチング素子によって形成されたブリッジ回路において、U相、V相、W相のいずれかを出力するように設定してある。また、正極端子232及び負極端子233の先端部は、図示しない補助端子台に接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the main electrode terminal 23 formed so as to extend downward from the main body portion 21 includes a positive electrode terminal 232, a negative electrode terminal 233, and an output terminal 231. The output terminal 231 of each semiconductor module 2 is set to output any one of the U phase, the V phase, and the W phase in a bridge circuit formed by a plurality of switching elements. Moreover, the front-end | tip part of the positive electrode terminal 232 and the negative electrode terminal 233 is connected to the auxiliary terminal block which is not shown in figure.

図1及び図2に示すごとく、出力端子231には、出力バスバー4が接続されている。
出力バスバー4は、出力端子231と接続される端子接続部41と、端子接続部41における端子台5側の側面から端子台5に向かって延設された延設部42とを有している。出力バスバー4は、板状の銅板によって形成されており、端子接続部41から延設部42の間は、曲げ加工を施すことなく、平坦な板状に形成されている。また、複数の出力バスバー4は、板厚方向に並んで配されており、その並び方向が、半導体ユニット10における積層方向Xとなる。
端子接続部41は、略長方形状をなしており、長手方向が上下方向となるように配されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the output bus bar 4 is connected to the output terminal 231.
The output bus bar 4 includes a terminal connection portion 41 connected to the output terminal 231, and an extension portion 42 extending from the side surface of the terminal connection portion 41 on the terminal block 5 side toward the terminal block 5. . The output bus bar 4 is formed of a plate-like copper plate, and is formed in a flat plate shape between the terminal connection portion 41 and the extending portion 42 without bending. The plurality of output bus bars 4 are arranged side by side in the plate thickness direction, and the arrangement direction is a stacking direction X in the semiconductor unit 10.
The terminal connection portion 41 has a substantially rectangular shape, and is arranged such that the longitudinal direction is the vertical direction.

図2に示すごとく、延設部42は、端子接続部41と接続された水平接続部421と水平接続部421から延設された傾斜接続部422と、傾斜接続部422からさらに延設された挿通配置部423とを有している。
水平接続部421は、端子台5側に向かって、横方向Yに沿って水平に形成されている。
傾斜接続部422は、端子台5側に向かうにつれ、上方に傾斜して形成されている。
挿通配置部423は、水平接続部421の先端から端子台5側に向かって横方向Yにそって形成されており、端子台5に内蔵された電流センサ50の集磁コア52に挿通配置されている。
As shown in FIG. 2, the extending portion 42 is further extended from the horizontal connecting portion 421 connected to the terminal connecting portion 41, the inclined connecting portion 422 extended from the horizontal connecting portion 421, and the inclined connecting portion 422. And an insertion arrangement portion 423.
The horizontal connection portion 421 is formed horizontally along the lateral direction Y toward the terminal block 5 side.
The inclined connecting portion 422 is formed to be inclined upward as it goes to the terminal block 5 side.
The insertion arrangement portion 423 is formed along the lateral direction Y from the tip of the horizontal connection portion 421 toward the terminal block 5 side, and is inserted and arranged in the magnetic flux collecting core 52 of the current sensor 50 built in the terminal block 5. ing.

図1〜図3に示すごとく、バスバー4における端子台5側の先端部には、出力端部43が形成されている。出力端部43は、端子台5に挿通された挿通配置部423の先端から、端子台5の外側面に前方又は後方に向かって折り曲げると共に上方に向かって延びるように形成してある。出力端部43には、固定ボルト61を挿通する貫通孔431が形成されている。外部機器の外部配線9と出力端部43の貫通孔431とに挿通された固定ボルト61を、固定ナット62に螺号することにより、外部配線9と出力バスバー4とを接続及び固定することができる。   As shown in FIGS. 1 to 3, an output end 43 is formed at the tip of the bus bar 4 on the terminal block 5 side. The output end 43 is formed so as to be bent forward or rearward from the distal end of the insertion arrangement portion 423 inserted through the terminal block 5 and extend upward. A through hole 431 through which the fixing bolt 61 is inserted is formed in the output end portion 43. By screwing the fixing bolt 61 inserted into the external wiring 9 of the external device and the through hole 431 of the output end 43 into the fixing nut 62, the external wiring 9 and the output bus bar 4 can be connected and fixed. .

図1、図2及び図4に示すごとく、端子台5は、樹脂をモールドして形成されており、複数の電流センサ50と、電流センサ50が発する信号を外部機器へと出力するための信号出力部53とを有している。
電流センサ50は、複数の出力バスバー4の挿通配置部423の周囲をそれぞれ囲うように形成された集磁コア52と、出力バスバー4に流れる電流を検知するための電流検出部51とを有している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the terminal block 5 is formed by molding resin, and a plurality of current sensors 50 and signals for outputting signals generated by the current sensors 50 to an external device. And an output unit 53.
The current sensor 50 includes a magnetic flux collecting core 52 formed so as to surround each of the insertion arrangement portions 423 of the plurality of output bus bars 4, and a current detection unit 51 for detecting a current flowing through the output bus bar 4. ing.

図1、図2及び図4に示すごとく、集磁コア52は、磁性体によって形成された長円形断面を有する略筒状をなしている。集磁コア52は、軸方向に沿って形成されたギャップ522を有しており、ギャップ522の内側には、電流検出部51が配置されている。   As shown in FIGS. 1, 2 and 4, the magnetic flux collecting core 52 has a substantially cylindrical shape having an oval cross section formed of a magnetic material. The magnetic flux collecting core 52 has a gap 522 formed along the axial direction, and the current detection unit 51 is disposed inside the gap 522.

図1、図2及び図4に示すごとく、電流センサ50は、複数の出力バスバー4にそれぞれ配されており、集磁コア52における出力バスバー4の挿通方向(横方向Y)において、互いにずれた位置に配されている。また、挿通方向から見たとき、隣り合う電流センサ50は、互いに重なり合うように配されている。尚、本例においては、U相、V相、W相をなす出力端子231に、電流センサ50をそれぞれ1つずつ配置したがこれに限るものではなく、必要に応じて、適宜、電流センサ50の数及び配置を変更することができる。   As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the current sensors 50 are respectively disposed on the plurality of output bus bars 4, and are shifted from each other in the insertion direction (lateral direction Y) of the output bus bars 4 in the magnetic flux collecting core 52. Arranged in position. Further, when viewed from the insertion direction, the adjacent current sensors 50 are arranged so as to overlap each other. In this example, one current sensor 50 is disposed at each of the output terminals 231 having the U phase, the V phase, and the W phase. However, the present invention is not limited to this, and the current sensor 50 is appropriately selected as necessary. The number and arrangement of can be changed.

図1、図3及び図4に示すごとく、信号出力部53は、電流検出部51と電気的に接続された信号出力端子531を有している。信号出力部53は、端子台と一体に形成されており、電流センサ50の集磁コア52における挿通方向と、挿通方向と直交する積層方向X及び高さ方向Zとのいずれの方向から見ても、信号出力部53が半導体ユニット10における積層部11の外形よりも外側に配されている。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the signal output unit 53 includes a signal output terminal 531 that is electrically connected to the current detection unit 51. The signal output unit 53 is formed integrally with the terminal block, and is viewed from any of the insertion direction of the current collecting core 52 of the current sensor 50 and the stacking direction X and the height direction Z perpendicular to the insertion direction. In addition, the signal output unit 53 is disposed outside the outer shape of the stacked unit 11 in the semiconductor unit 10.

次に本例の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1においては、複数の出力バスバー4が板状をなすと共に、その厚さ方向に並んで配されている。出力バスバー4は、上述のごとく、板状をなしているため、幅方向の寸法及び長手方向の寸法に比べて厚さ寸法が小さい。したがって、出力バスバー4を厚さ方向に並べて配置することにより、出力バスバー4の並び方向における配置スペースを小さくすることができる。
Next, the effect of this example is demonstrated.
In the power conversion device 1 of this example, the plurality of output bus bars 4 have a plate shape and are arranged side by side in the thickness direction thereof. Since the output bus bar 4 has a plate shape as described above, the thickness dimension is smaller than the dimension in the width direction and the dimension in the longitudinal direction. Therefore, by arranging the output bus bars 4 side by side in the thickness direction, the arrangement space in the arrangement direction of the output bus bars 4 can be reduced.

また、出力バスバー4は、電流センサ50に挿通された部位においても、厚さ方向に並べて配置されている。そのため、出力バスバー4の形状に対応して、電流センサ50における並び方向の寸法を小さくすることができる。これにより、電流センサ50においても並び方向の寸法を小さくすることができる。
このように、複数の出力バスバー4の並び方向における配置スペースと、電流センサ50の外形とを小さくすることにより、電力変換装置1の大きさを小さくすることができる。
Further, the output bus bar 4 is also arranged side by side in the thickness direction even at a portion inserted through the current sensor 50. Therefore, the dimension in the arrangement direction of the current sensor 50 can be reduced corresponding to the shape of the output bus bar 4. Thereby, also in the current sensor 50, the dimension in the arrangement direction can be reduced.
Thus, the size of the power converter 1 can be reduced by reducing the arrangement space in the arrangement direction of the plurality of output bus bars 4 and the outer shape of the current sensor 50.

また、半導体ユニット10は、半導体モジュール2を冷却する冷却装置3を備えている。そのため、電流センサ50の近傍に冷却装置3を配置することができ、冷却装置3によって電流センサ50を冷却することができる。   Further, the semiconductor unit 10 includes a cooling device 3 that cools the semiconductor module 2. Therefore, the cooling device 3 can be disposed in the vicinity of the current sensor 50, and the current sensor 50 can be cooled by the cooling device 3.

また、冷却装置3は、内部に冷媒流路311を備えた複数の冷却管31を備えており、半導体ユニット10は、複数の半導体モジュール2と、複数の冷却管31とを交互に積層した積層構造を有しており、複数の出力バスバー4の厚さ方向と半導体ユニット10の積層方向Xとが同一方向である。そのため、複数の出力バスバー4を厚さ方向と直交する方向に引き出すために必要となる複数の出力バスバー4における曲げ数を低減することができる。これにより、出力バスバー4の全長を短くすると共に、出力バスバー4を容易に製造することができる。それゆえ、電力変換装置1の生産性を向上することができる。   In addition, the cooling device 3 includes a plurality of cooling pipes 31 each having a refrigerant flow path 311, and the semiconductor unit 10 is a stack in which a plurality of semiconductor modules 2 and a plurality of cooling pipes 31 are alternately stacked. The thickness direction of the plurality of output bus bars 4 and the stacking direction X of the semiconductor units 10 are the same direction. Therefore, it is possible to reduce the number of bends in the plurality of output bus bars 4 necessary for pulling out the plurality of output bus bars 4 in the direction orthogonal to the thickness direction. Thereby, while shortening the full length of the output bus bar 4, the output bus bar 4 can be manufactured easily. Therefore, the productivity of the power conversion device 1 can be improved.

また、複数の出力バスバー4には、電流センサ50がそれぞれ配されており、電流センサ50は、集磁コア52の挿通方向において、互いにずれた位置に配されている。そのため、電流センサ50同士の磁気干渉を低減することができる。これにより、電流センサ50の並び方向における間隔を低減することができ、電流センサ50に必要な、並び方向の配置スペースを小さくすることができる。   The plurality of output bus bars 4 are each provided with a current sensor 50, and the current sensors 50 are arranged at positions shifted from each other in the insertion direction of the magnetic flux collecting core 52. Therefore, magnetic interference between the current sensors 50 can be reduced. Thereby, the space | interval in the arrangement direction of the current sensor 50 can be reduced, and the arrangement space of the arrangement direction required for the current sensor 50 can be made small.

また、電流センサ50における集磁コア52の挿通方向(横方向Y)から見たとき、電流センサ50は、少なくとも一部が互いに重なり合うように配されていることが好ましい。この場合には、並び方向において、電流センサ50の配置スペースをより小さくすることができる。   Further, when viewed from the insertion direction (lateral direction Y) of the magnetic flux collecting core 52 in the current sensor 50, it is preferable that the current sensors 50 are arranged so that at least a part thereof overlaps each other. In this case, the arrangement space of the current sensors 50 can be further reduced in the arrangement direction.

また、複数の電流センサ50は、出力バスバー4と外部機器の外部配線9とを接続する端子台5に内蔵されており、端子台5は、電流センサ50の信号を出力するための信号出力部53を備えている。そのため、電流センサ50の信号を、信号出力部53から容易に出力することができる。また、電力変換装置1の部品点数及び組み付け工数を低減し、電力変換装置1の生産性を向上することができる。   Further, the plurality of current sensors 50 are built in the terminal block 5 that connects the output bus bar 4 and the external wiring 9 of the external device, and the terminal block 5 is a signal output unit for outputting a signal of the current sensor 50. 53. Therefore, the signal of the current sensor 50 can be easily output from the signal output unit 53. Moreover, the number of parts and assembly man-hours of the power converter 1 can be reduced, and the productivity of the power converter 1 can be improved.

また、信号出力部53は、集磁コア52の挿通方向と、挿通方向と直交する直交方向とのいずれの方向から見ても、信号出力部53が半導体ユニット10の外形よりも外側に配されている。そのため、半導体ユニット10と信号出力部53とを離れた位置に配することができる。これにより、信号出力部53が発する電気ノイズが、電力変換装置1に与える影響を低減することができる。   In addition, the signal output unit 53 is arranged outside the outer shape of the semiconductor unit 10 when viewed from either the insertion direction of the magnetic flux collecting core 52 or the orthogonal direction orthogonal to the insertion direction. ing. For this reason, the semiconductor unit 10 and the signal output unit 53 can be arranged at positions separated from each other. Thereby, the influence which the electrical noise which the signal output part 53 emits on the power converter device 1 can be reduced.

以上のごとく、本例の電力変換装置1によれば、その大きさを容易に小型化することができる。   As described above, according to the power conversion device 1 of this example, the size can be easily reduced.

1 電力変換装置
10 半導体ユニット
2 半導体モジュール
231 出力端子
4 出力バスバー
50 電流センサ
52 集磁コア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 10 Semiconductor unit 2 Semiconductor module 231 Output terminal 4 Output bus bar 50 Current sensor 52 Magnetic flux collecting core

Claims (7)

スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(2)を備えた半導体ユニット(10)と、
上記半導体モジュール(2)が有する複数の出力端子(231)にそれぞれ接続された複数の出力バスバー(4)と、
上記複数の出力バスバー(4)のうち少なくとも2つの上記出力バスバー(4)のそれぞれの周囲に配された電流センサ(50)と、
上記半導体ユニット(10)を内包するケース(8)と、
上記電流センサ(50)の信号を出力するための信号出力部(53)と、を有しており、
上記各電流センサ(50)は、該各電流センサ(50)内の上記各出力バスバー(4)を内側に挿通する集磁コア(52)を備え、
上記電流センサ(50)内に配される上記出力バスバー(4)は、それぞれ板状をなすと共に、該出力バスバー(4)の厚さ方向に並んで配されており、
上記ケース(8)には、上記信号出力部(53)を挿通可能な貫通孔(811)が形成されており、
上記信号出力部(53)は、上記ケース(8)の上記貫通孔(811)に挿通されており、
上記信号出力部(53)の少なくとも一部は、上記ケース(8)の外側に配されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
A semiconductor unit (10) comprising a semiconductor module (2) incorporating a switching element;
A plurality of output bus bars (4) respectively connected to a plurality of output terminals (231) of the semiconductor module (2);
A current sensor (50) disposed around each of at least two output bus bars (4) of the plurality of output bus bars (4) ;
A case (8) containing the semiconductor unit (10);
A signal output unit (53) for outputting a signal of each of the current sensors (50),
Each current sensor (50) includes a magnetic flux collecting core (52) that passes through each output bus bar (4) in each current sensor (50).
The output bus bar that is disposed above the current sensors (50) in (4), with each forming a plate shape, are arranged side by side in the thickness direction of the output bus bar (4),
The case (8) has a through hole (811) through which the signal output part (53) can be inserted,
The signal output part (53) is inserted through the through hole (811) of the case (8),
At least a part of the signal output unit (53) is disposed outside the case (8). The power converter (1) is characterized in that:
上記半導体ユニット(10)は、上記半導体モジュール(2)を冷却する冷却装置(3)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置(1)。   The power conversion device (1) according to claim 1, wherein the semiconductor unit (10) includes a cooling device (3) for cooling the semiconductor module (2). 上記冷却装置(3)は、内部に冷媒流路(311)を備えた複数の冷却管(31)を備えており、上記半導体ユニット(10)は、複数の上記半導体モジュール(2)と、上記複数の冷却管(31)とを交互に積層した積層構造を有しており、上記複数の出力バスバー(4)の厚さ方向と上記半導体ユニット(10)の積層方向とが同一方向であることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置(1)。   The cooling device (3) includes a plurality of cooling pipes (31) including a refrigerant flow path (311) therein, and the semiconductor unit (10) includes a plurality of the semiconductor modules (2) and the above It has a stacked structure in which a plurality of cooling pipes (31) are alternately stacked, and the thickness direction of the plurality of output bus bars (4) and the stacking direction of the semiconductor unit (10) are the same direction. The power conversion device (1) according to claim 2, characterized in that: 少なくとも2つの上記電流センサ(50)は、上記集磁コア(52)における上記出力バスバー(4)の挿通方向において、互いにずれた位置に配されていることを特徴とする請求項1〜3に記載の電力変換装置(1)。 At least two upper SL current sensor (50), according to claim 1, characterized in that in the insertion direction of the output bus bar (4) in the magnetic flux collecting core (52) are arranged at positions shifted from each other The power converter device according to (1). 上記挿通方向から見たとき、少なくとも2つの上記電流センサ(50)は、少なくとも一部が互いに重なり合うように配されていることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置(1)。 The power conversion device (1) according to claim 4, wherein when viewed from the insertion direction, at least two of the current sensors (50) are arranged so that at least a part thereof overlaps each other. 少なくとも2つの上記電流センサ(50)は、上記複数の出力バスバー(4)と外部機器の外部配線(9)とを接続する端子台(5)に内蔵されており、該端子台(5)は、上記信号出力部(53)を備えていることを特徴とする請求項1〜5に記載の電力変換装置(1)。 At least two of the current sensors (50) are built in a terminal block (5) that connects the plurality of output bus bars (4) and an external wiring (9) of an external device. The terminal block (5) The power conversion device (1) according to any one of claims 1 to 5, further comprising the signal output unit (53). 上記信号出力部(53)は、上記集磁コア(52)における上記出力バスバー(4)の挿通方向と、該挿通方向と直交する直交方向とのいずれの方向から見ても、上記信号出力部(53)が上記半導体ユニット(10)の外形よりも外側に配されていることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置(1)。 The signal output unit (53) is configured to output the signal output signal when viewed from either the insertion direction of the output bus bar (4) in each of the magnetic collecting cores (52) and the orthogonal direction orthogonal to the insertion direction. The power conversion device (1) according to claim 6, wherein the portion (53) is arranged outside the outer shape of the semiconductor unit (10).
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