JP2015084609A - Cooling device of connection conductor and electric power conversion system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、放熱対策を要する例えば電力変換装置のバスバーの冷却などに好ましく用いられる接続導体の冷却装置及びそれを用いた電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device for a connection conductor that is preferably used for cooling a bus bar of a power conversion device that requires heat dissipation measures, and a power conversion device using the same.
従来、発熱するバスバーを冷却するために、バスバーにフィンを設置するなどして、空気に放熱する手法が知られている(例えば特許文献1参照)。
また、バスバー自体の温度T1は、下式の式(7)で表される通り、バスバーの断面積S1に反比例し、バスバーの長さLに比例する項とバスバーの表面積S2に反比例する項の和に発熱量Pを乗ずることになる為、バスバーの断面積S1を拡大、もしくはバスバーの長さLを短くする、あるいは、バスバーの表面積S2を拡大することで、バスバーの温度を抑える方法が知られている。
ΔT=Rt×P・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Rt=R1+R2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
R1=L/(S1×λ1)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
R2=1/(h×S2)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
ΔT=T1−T2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
(2)式に(3),(4)式を代入
Rt=L/(S1×λ1)+1/(h×S2)・・・・・・・・・・・・(6)
(1)式に(5),(6)式を代入
T1−T2={L/(S1×λ1)+1/(h×S2)}×P
T1={L/(S1×λ1)+1/(h×S2)}×P+T2・・・・・(7)
Rt:熱抵抗(K/W)
P:発熱量(W)
T1:バスバーの温度(K)
T2:バスバー周囲雰囲気の温度(K)
R1:バスバーの熱抵抗(K/W)
R2:周囲(空気等)の熱抵抗(K/W)
L:バスバー長さ(m)
S1:バスバー断面積(m2)
λ1:バスバーの材料の熱伝導率(W/m・K)
h:周囲(空気等)の熱伝達率(W/m2・K)
S2:バスバー周囲の表面積(m2)
Conventionally, in order to cool a bus bar that generates heat, a method of dissipating heat to the air by installing fins on the bus bar is known (for example, see Patent Document 1).
Further, the temperature T1 of the bus bar itself is inversely proportional to the cross-sectional area S1 of the bus bar, and is a term proportional to the bus bar length L and a term inversely proportional to the surface area S2 of the bus bar, as expressed by the following equation (7). Since the heat value P is multiplied by the sum, there is a known method for suppressing the temperature of the bus bar by increasing the cross-sectional area S1 of the bus bar, shortening the length L of the bus bar, or increasing the surface area S2 of the bus bar. It has been.
ΔT = Rt × P (1)
Rt = R1 + R2 (2)
R1 = L / (S1 × λ1) (3)
R2 = 1 / (h × S2) (4)
ΔT = T1-T2 (5)
Substituting Equations (3) and (4) into Equation (2) Rt = L / (S1 × λ1) + 1 / (h × S2) (6)
Substituting Equations (5) and (6) into Equation (1) T1-T2 = {L / (S1 × λ1) + 1 / (h × S2)} × P
T1 = {L / (S1 × λ1) + 1 / (h × S2)} × P + T2 (7)
Rt: Thermal resistance (K / W)
P: calorific value (W)
T1: Bus bar temperature (K)
T2: Bus bar ambient atmosphere temperature (K)
R1: Thermal resistance of bus bar (K / W)
R2: Ambient (air, etc.) thermal resistance (K / W)
L: Bus bar length (m)
S1: Bus bar cross-sectional area (m 2 )
λ1: Thermal conductivity of bus bar material (W / m · K)
h: Heat transfer coefficient of surroundings (air, etc.) (W / m 2 · K)
S2: Surface area around the bus bar (m 2 )
前記のような従来の接続導体の冷却装置で、バスバーにフィンを設置して表面積を拡大する手法で大きな電流を流す用途では、非常に広大なスペースが必要になり、装置全体の大型化に繋がる問題があった。また、大きなフィンを設置できたとしてもバスバーの熱を空気に放熱する場合、熱伝達率に限界があるため発熱したバスバーの熱がフィンの先端まで伝わらず、期待通りの放熱効果が得られないという問題があった。また、バスバーの断面積を拡大する場合、大電力の電流を流すことを想定すると装置の大型化だけではなく、重量増につながる問題があった。また、バスバーの断面積を拡大できたとしても、バスバー自体のコストが非常に高価になる為、装置全体のコストアップにつながる問題がある。また、バスバーとの接続部品、例えば半導体素子においては、発熱した半導体素子の熱をバスバーで受熱することにより、バスバー自体の発熱による温度上昇に加えて、受熱した熱によりバスバーの温度がさらに上昇するといった問題があった。
一方で、今日Siからなる半導体の高温化対応や、SiC(シリコンカーバイト)等の開発により、大電力半導体素子はより高温域で使用される傾向にあり、半導体素子に繋がるバスバーも半導体素子から受け取る熱も当然大きくなる傾向になる。しかし、半導体素子と繋がるバスバーの反対側に受熱を抑制したい部品、例えばフィルムコンデンサやコネクタ等と繋がる場合があるため、バスバーの温度上昇を抑制し、コンデンサやコネクタ等の受熱を最小限に抑える必要がある。
また、大電力の電力変換装置例えば、インバータにおいては、スイッチング半導体素子と平滑コンデンサの2部品をバスバーで接続する必要がある。接続する為のバスバーの距離が長くなると、ESL(等価直列インダクタンス)が増大し、スイッチング半導体素子のスイッチング時に大きなサージ電圧が発生する。スイッチング半導体素子の許容電圧を超えるサージ電圧が発生し、発生したサージ電圧がスイッチング半導体素子に流れると、スイッチング半導体素子の破損につながる。また、サージ電圧が大きいと、放射ノイズ、伝導ノイズの増大にもつながる。上記により、バスバーの長さを最小化し、尚且つ、大電流を流すことが可能なように、確実に平滑コンデンサとスイッチング半導体素子を接続する必要がある。
In the conventional connection conductor cooling device as described above, in an application in which a large current is passed by a method of expanding the surface area by installing fins on the bus bar, a very large space is required, which leads to an increase in the size of the entire device. There was a problem. Even if a large fin can be installed, if the heat of the bus bar is radiated to the air, the heat transfer coefficient is limited, so the heat of the generated bus bar is not transmitted to the tip of the fin, and the expected heat dissipation effect cannot be obtained. There was a problem. In addition, when enlarging the cross-sectional area of the bus bar, there is a problem that not only increases the size of the apparatus but also increases the weight when it is assumed that a high-power current flows. Further, even if the cross-sectional area of the bus bar can be enlarged, the cost of the bus bar itself becomes very expensive, and there is a problem that leads to an increase in the cost of the entire apparatus. In addition, in a connection part to the bus bar, for example, a semiconductor element, the heat of the generated semiconductor element is received by the bus bar, so that the temperature of the bus bar further increases due to the received heat in addition to the temperature increase due to the heat generation of the bus bar itself. There was a problem.
On the other hand, high power semiconductor elements tend to be used at higher temperatures due to the high temperature of semiconductors made of Si today and the development of SiC (silicon carbide), and the bus bars connected to the semiconductor elements are also from the semiconductor elements. Naturally, the received heat tends to increase. However, it may be connected to the part that wants to suppress heat reception on the opposite side of the bus bar connected to the semiconductor element, such as a film capacitor or connector, so it is necessary to suppress the temperature rise of the bus bar and minimize heat reception of the capacitor or connector etc. There is.
Further, in a high-power power conversion device, for example, an inverter, it is necessary to connect two parts of a switching semiconductor element and a smoothing capacitor with a bus bar. When the distance between the bus bars for connection increases, ESL (equivalent series inductance) increases, and a large surge voltage is generated when the switching semiconductor element is switched. When a surge voltage exceeding the allowable voltage of the switching semiconductor element is generated and the generated surge voltage flows to the switching semiconductor element, the switching semiconductor element is damaged. In addition, a large surge voltage leads to an increase in radiation noise and conduction noise. As described above, it is necessary to securely connect the smoothing capacitor and the switching semiconductor element so as to minimize the length of the bus bar and allow a large current to flow.
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、半導体素子等の電気装置からの受熱及び接続導体自体の発熱によって温度上昇したバスバー等の接続導体を効率的に冷却することができ、しかも小型で接続導体の長さを短縮することができる接続導体の冷却装置、及びその接続導体の冷却装置を用いた電力変換装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and efficiently cools a connection conductor such as a bus bar whose temperature has risen due to heat received from an electric device such as a semiconductor element and heat generated by the connection conductor itself. An object of the present invention is to provide a cooling device for a connection conductor that can be reduced in size and that can shorten the length of the connection conductor, and a power converter using the cooling device for the connection conductor.
この発明に係る接続導体の冷却装置は、第1の電気装置から導出され第1の接続部を有する第1の接続導体と、冷却器と、前記冷却器と前記第1の接続部との間に設けられ前記第1の接続導体の熱を前記冷却器に伝える伝熱体と、前記伝熱体と前記冷却器との間及び前記伝熱体と前記第1の接続導体との間の何れか一方に介装された電気絶縁性伝熱材と、を備えたことを特徴とするものである。
また、この発明に係る接続導体の冷却装置を用いた電力変換装置は、第1の電気装置から導出され第1の接続部を有する第1の接続導体と、冷却器と、前記冷却器と前記第1の接続部との間に設けられ前記第1の接続導体の熱を前記冷却器に伝える伝熱体と、前記伝熱体と前記冷却器との間及び前記伝熱体と前記第1の接続導体との間の何れか一方に介装された電気絶縁性伝熱材と、を有する接続導体の冷却装置を備えると共に、第2の電気装置から導出され、前記第1の接続導体の第1の接続部に接続された第2の接続部を有する第2の接続導体を備え、前記第1の電気装置がスイッチング半導体素子からなり、前記第2の電気装置がコンデンサからなることを特徴とするものである。
A cooling device for a connection conductor according to the present invention includes a first connection conductor derived from a first electrical device and having a first connection portion, a cooler, and between the cooler and the first connection portion. Any one of a heat transfer body that is provided on the heat transfer body and transfers heat of the first connection conductor to the cooler, between the heat transfer body and the cooler, and between the heat transfer body and the first connection conductor. And an electrically insulative heat transfer material interposed therebetween.
In addition, a power converter using the connection conductor cooling device according to the present invention includes a first connection conductor derived from the first electric device and having a first connection portion, a cooler, the cooler, and the cooler. A heat transfer body provided between the first connection portion and transferring heat of the first connection conductor to the cooler; between the heat transfer body and the cooler; and the heat transfer body and the first An electrical insulating heat transfer material interposed between any one of the connection conductors, and a cooling device for the connection conductor. A second connecting conductor having a second connecting portion connected to the first connecting portion is provided, wherein the first electric device is made of a switching semiconductor element, and the second electric device is made of a capacitor. It is what.
この発明に係る接続導体の冷却装置によれば、電気装置から例えばバスバーなどの接続導体に伝わる熱、さらにそれに加えて接続導体自体で発生する熱は、第1の接続部から伝熱体と電気絶縁性伝熱材を介して冷却器に固体の熱伝導によって伝達され、冷却器で冷却するので、効率的に冷却することができ、しかも前記接続導体の長さと熱の伝達経路を短くすることで、冷却効率の向上及び小型化を図ることができる。
また、この発明に係る前記接続導体の冷却装置を用いた電力変換装置によれば、スイッチング半導体素子から発生して第1の接続導体に伝わる熱、及び第1の接続導体自体で発生する熱が第1の接続部から伝熱体と電気絶縁性伝熱材を介して冷却器に固体熱伝導によって伝達されて冷却器で冷却されるので、発生する熱を効率的に冷却することができる。また、各接続導体の長さと熱の伝達経路を短くすることが簡単にできるので、冷却効率の向上及び小型化、等価直列インダクタンス等の電気特性の改善を図ることが容易である。
According to the cooling device for a connection conductor according to the present invention, heat transmitted from the electrical device to the connection conductor such as a bus bar, and in addition to this, heat generated in the connection conductor itself is transmitted from the first connection portion to the heat transfer body and the electrical conductor. It is transmitted to the cooler via the insulating heat transfer material by solid heat conduction and cooled by the cooler, so that it can be efficiently cooled, and the length of the connecting conductor and the heat transfer path are shortened. Thus, the cooling efficiency can be improved and the size can be reduced.
Moreover, according to the power converter using the cooling device for a connection conductor according to the present invention, heat generated from the switching semiconductor element and transmitted to the first connection conductor and heat generated by the first connection conductor itself are generated. Since it is transmitted by the solid heat conduction from the first connecting portion to the cooler via the heat transfer body and the electrically insulating heat transfer material and cooled by the cooler, the generated heat can be efficiently cooled. In addition, since the length of each connection conductor and the heat transfer path can be easily shortened, it is easy to improve the cooling characteristics, reduce the size, and improve the electrical characteristics such as the equivalent series inductance.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による接続導体の冷却装置及びその接続導体の冷却装置を用いた車載用電力変換装置の要部を示す斜視図、図2は図1に示された接続導体の冷却装置の部分を詳細に示す縦断面図、図3は図2に示された接続導体の冷却装置の部分を詳細に示す分解斜視図である。図において、接続導体の冷却装置は、例えばインバータなどの電力変換装置に用いられるSiC半導体素子などを用いた第1の電気装置であるスイッチング半導体素子1から導出されて第1の接続部2aを有し放熱を要する第1の接続導体であるバスバー2と、一端部3aが電気絶縁性伝熱材4を介してアルミダイキャストからなる冷却器5に密着され、他端部3bが第1の接続部2aに結合された伝熱体3とを備えて成っている。なお、冷却器5の形態は特に限定されるものではなく、例えば車載用電力変換装置を構成する筐体の一部であっても良いし、その筐体とは別途用意されたヒートシンク、あるいはヒートパイプと放熱手段を用いたもの、液体などの流体を放熱器との間で循環させて冷却するものなど、公知の技術を適宜選択して用いることができる。
Embodiment 1 FIG.
1 is a perspective view showing a main part of a cooling device for a connection conductor and a vehicle-mounted power converter using the cooling device for the connection conductor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a connection conductor shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view showing in detail a cooling device portion of the connection conductor shown in FIG. 2. In the figure, the cooling device for the connection conductor is derived from the switching semiconductor element 1 which is a first electric device using, for example, an SiC semiconductor element used in a power conversion device such as an inverter, and has a
電気絶縁性伝熱材4はバスバー2と冷却器5の間の電気的絶縁と放熱の為に設けられるものであり、この例では、弾性のある絶縁放熱部材を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、伝熱体3と冷却器5が接触する箇所にテープ状やシート状の絶縁樹脂膜によって電気絶縁性伝熱材4を形成するなど、公知の代替方法を採用してもよい。また、電気絶縁性伝熱材4の設置位置は、伝熱体3の他端部3b(図の上端部)とバスバー2の間としてもよい。また、その際は、伝熱体3と冷却器5の間に周知の熱伝導性を向上させたグリス等の伝熱材や公差吸収の部材等を追加しても良い。また、電気絶縁性伝熱材4として、電気絶縁性を備えた絶縁樹脂膜を用い、放熱性のあるグリスをその絶縁樹脂膜と冷却器5の間に塗布しても良い。
The electrically insulating
なお、図1〜図3に示す実施の形態1は、接続導体の冷却装置と共にその接続導体の冷却装置を用いた車載用電力変換装置の要部を示しており、その車載用電力変換装置は、具体的にはインバータであり、第2の電気装置である平滑用のコンデンサ6から導出され、第1の接続導体であるバスバー2の第1の接続部2aに接続された第2の接続部7aを有する第2の接続導体であるバスバー7を備えている。第1の接続部2aと第2の接続部7aは後述する締結具81を構成するボルト81Bを挿通するための挿通穴を用いて構成されている。そして、この実施の形態1の例では、接続導体の冷却装置には、第1の接続部2aと第2の接続部7aを締結具81によって固定する接続固定部8aが上面部に設けられた端子台8を備え、端子台8は、その背面部8bによって伝熱体3の冷却器5側の一端部3aを電気絶縁性伝熱材4を介して冷却器5に密着するように冷却器5の表面に設けられたボス5aにボルト5bによって固定されている。
In addition, Embodiment 1 shown in FIGS. 1 to 3 shows a main part of an in-vehicle power conversion device using the connection conductor cooling device together with the connection conductor cooling device. Specifically, the second connection portion which is an inverter and is derived from the smoothing
端子台8は、絶縁樹脂によって成形され、締結具81の一方を構成するナット81Aを収容、保持する六角形の穴8c(図3に図示)が設けられた基体80を有し、その基体80の一側面部には溝80a(図2に図示)が形成されている。なお、溝80aは凹所としても良い。また、バスバー2とバスバー7は互いに対向されて2本ずつ設けられ、接続固定部8a及び伝熱体3もバスバー2とバスバー7に対応して所定間隙で2か所に設けられているが、バスバーの本数や接続固定部8aの数は1以上であれば特に限定されるものではない。また、伝熱体3はバスバー2と同様の材質、例えば銅、アルミニウム、それらの合金類等、電気と熱の良導体からなっている。
The
そして、その伝熱体3は、端子台8の接続固定部8aの上面部、一側面部、及び背面部8b(図2に図示)の3方部を囲む如く略コ字状に形成され、さらに、冷却器5側の一端部3aと第1の接続部2a側の他端部3bとの間の中間部分には、公差範囲内におけるバラツキなどによる寸法の変化を吸収し得るように、略「く」字形状に屈曲形成された弾性変形部3cが形成されている。基体80に設けられた溝80aは、その弾性変形部3cの突出部分を受け入れると共に、寸法の変化を吸収できるように構成されている。なお、伝熱体3の他端部3bにはナット81Aを挿通するための挿通穴が設けられている。
The
次に、組立順に説明する。端子台8は、予めナット81Aを基体80の六角形の穴8cに挿入し、その後、コ字状の伝熱体3を図3の紙面の左側から斜め右下側方向にスライドさせて基体80に装着しておく。伝熱体3を基体80に装着したとき、図2に示すように、伝熱体3の一端部3aは、基体80の下面である背面部8bよりも下方向に突出し、他端部3bはナット81Aの上面を覆うように接続固定部8aに位置し、弾性変形部3cが基体80の一側面部に形成された溝80aに進入した状態となる。なお、弾性変形部3cの形状などは図示のものに限定されず、例えば円弧状に形成し、あるいは突出方向を逆にしても良い。弾性変形部3cの突出方向を逆にした場合、溝80aに相当する部分を凸部によって形成し、あるいはその溝や凸部を設けなくても良い。
Next, the assembly order will be described. In the
なお、伝熱体3の一端部3a(冷却器5側の下面部)は、端子台8を冷却器5のボス5aに対してボルト5bで固定したときに、端子台8の背面部8bによって電気絶縁性伝熱材4を介して冷却器5に密着されるように構成されている。
次に、バスバー2の第1の接続部2aとバスバー7の第2の接続部7aを図2に示すように、端子台8の接続固定部8aを構成するナット81Aの上部に先に取り付けられた伝熱体3の他端部3bの上に左右から互い違いに突き合わせる如く配置して、互いの挿通穴の中心がナット81Aのネジ穴と大凡合致するようにしてスイッチング半導体素子1及びコンデンサ6の位置を固定する。
One
Next, the
このとき、即ちボルト81Bで締結する前の状態では、伝熱体3と第1の接続部2aとの間、または第2の接続部7aとの間は、寸法の公差内のバラツキを吸収するための空隙部Gが形成される寸法関係で各部材が成形されている。
次に締結具81を構成するボルト81Bによって、第1の接続部2a、第2の接続部7a、及び伝熱体3をナット81Aに共締め固定する。
なお、冷却器5に設けられたボス5aのネジ穴、及び端子台8に設けられたナット81Aのネジ穴は、ボルト5bやボルト81Bを締め付けたときに発生するおそれがある金属片をネジ穴部の外に出さないよう、何れも袋穴形状となっている。
At this time, that is, in a state before being fastened with the
Next, the first connecting
In addition, the screw hole of the
上記のように、実施の形態1に係る接続導体の冷却装置は、第1の電気装置としてのスイッチング半導体素子1から導出された放熱を要する第1の接続部2aを有する第1の接続導体としてのバスバー2と、熱を受熱・吸収するアルミダイキャストからなる冷却器5と、この冷却器5と第1の接続部2aとの間に電気絶縁性伝熱材4を介して設けられ、バスバー2の熱を冷却器5に伝える略コ字状に形成された伝熱体3と、を備えるように構成されたものである。
As described above, the cooling device for the connection conductor according to the first embodiment is the first connection conductor having the
上記実施の形態1に係る接続導体の冷却装置によれば、スイッチング半導体素子1からバスバー2に伝わる熱、さらにそれに加えてバスバー2自体で発生する熱は、第1の接続部2aから伝熱体3と電気絶縁性伝熱材4を介して冷却器5に固体の熱伝導によって伝達され、冷却器5で冷却されるので、構造が簡素で、効率的に冷却することができる。図に示すようにバスバー2の第1の接続部2aまでの長さや、第1の接続部2aから冷却器5に至る熱の伝達経路となる伝熱体3の長さは、短くすることが容易に可能であるので、バスバー2の長さを延長させることなく、バスバー2の冷却を最小限のスペースで実現でき、冷却効率の向上を図ることが簡単である。また、バスバー2の第1の接続部2aまでの長さを最短にすることで、冷却効率の向上及び小型化を図ることができる。
According to the cooling device for a connection conductor according to the first embodiment, the heat transferred from the switching semiconductor element 1 to the
また、伝熱体3と発熱するバスバー2との間に、締結前では空隙部Gが形成されるようにし、さらに、伝熱体3にバネ構造の弾性変形部3cを形成したことで、公差バラツキにより、伝熱体3と発熱するバスバー間の距離が変化したとしても、発熱するバスバーに余計な力を加えることなく、発熱するバスバーと伝熱体3を締結できる為、バスバーに余計な力を加えたくない場合、例えばコンデンサに繋がるバスバーで、バスバーがポッティングなどで覆われている場合、発熱するバスバーと伝熱体3の締結時、バスバーに掛る力によってポッティング材にクラックが入ることを防ぐことができる。
Further, a gap G is formed between the
また、伝熱体3の下に絶縁と放熱の為、弾性がある電気絶縁性伝熱材4を用いたことで、伝熱体3の厚みがばらついたとしても、電気絶縁性伝熱材4でバラツキを吸収し、冷却器5と密着させることができる。
また、第1の接続部2aをボルト81Bによって締結する場合、オネジとメネジがこすれることで金属片が発生し、発生した金属片が電極間に付着してショートを起す恐れがあるが、金属片をナット81Aのネジ穴側から外側に出にくい袋穴形状としたことで、ショートする恐れを無くすことができる。
Moreover, even if the thickness of the
Further, when the first connecting
また、上記のように実施の形態1に係る電力変換装置は、上記接続導体の冷却装置を備えると共に、第2の電気装置である平滑用のコンデンサ6から導出されて、第1の接続導体であるバスバー2の第1の接続部2aに接続された第2の接続部7aを有する第2の接続導体であるバスバー7を備えたインバータに適用するようにしたものである。
Further, as described above, the power conversion device according to Embodiment 1 includes the cooling device for the connection conductor, and is derived from the smoothing
上記実施の形態1に係る電力変換装置によれば、スイッチング半導体素子1と平滑用のコンデンサ6間のバスバー2と、バスバー6を最短で繋げるようにできるため、等価直列インダクタンスが減少してサージ電圧を低減することができ、スイッチング半導体素子1の破損防止と放射ノイズ及び、伝導ノイズ増大を防ぐことができる。また、スイッチング半導体素子1から発生してバスバー2に伝わる熱、及びバスバー2自体で発生する熱が第1の接続部2aから伝熱体3と電気絶縁性伝熱材4を介して冷却器5に固体熱伝導によって伝達されて冷却器5で冷却される一方、熱の一部はバスバー7を通じてコンデンサ6に伝達されるので、発生する熱を効率的に冷却することができる。このため、車載用途にも好ましく用いることができる。
According to the power conversion device according to the first embodiment, since the
なお、第1の電気装置がスイッチング半導体素子1である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発熱する部分を接続導体を介して放熱する電気装置であれば同様に適用することができる。また、第2の電気装置がコンデンサ6の場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、第1の電気装置に接続導体を介して接続して用いる電気装置であれば特に制限なく用いることができる。
また、締結具81としてナット81Aとボルト81Bを用い、端子台8の固定にボルト5bを用いたがこれに限定されるものではない。例えば、プッシュリベットで固定する手法などを採用してもよい。また、溶接等により接続してもよい。
In addition, although the case where the first electric device is the switching semiconductor element 1 has been described, the present invention is not limited to this, and the same applies to any electric device that radiates a heat-generating portion through a connection conductor. Can do. Further, the case where the second electric device is the
Moreover, although the
また、伝熱体3とバスバー2、バスバー7は別部品によって構成したが、これに限定されるものではなく、例えば伝熱体3と、バスバー2及びバスバー7の何れか一方、もしくは双方を一体としてもよい。
さらに、伝熱体3とナット81Aは別部品によって構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、ナット81Aを袋ナットにし、その袋ナットを伝熱体3と溶接等で固定して一体化しても良い。あるいはまた、伝熱体3の他端部3bのボルト挿入用の挿通穴を開けずに、絞り加工で袋穴形状にし、その袋穴にタップを切って、伝熱体3の他端部3b側に袋ナットを一体的に設け、バスバー2、バスバー7を伝熱体3の袋ナット部分にボルトで締結するようにしてもよい。何れの場合も、部品点数が削減されて組立が容易になると共に、作業性が改善され安価にできるなどの効果が期待できる。
In addition, the
Further, the
また、端子台8と、ボス5a、ボルト5bを用いずに、第1の接続部2a、第2の接続部7a、及び伝熱体3の他端部3bを締結し、伝熱体3の一端部3aを公知の他の手段で冷却器5に電気絶縁性伝熱材4を介して密着させるようにしてもよい。
なお、冷却器5としてアルミダイキャストを採用したが、これに限定されるものではない。例えば、フィンを設置し、冷却性能をあげてもよい。または、冷却器内部に流路を設置し、気体または液体の冷媒を通流して冷却するなど公知の代替方法を採用してもよい。
また、基体80を樹脂モールド品によって構成したが、これに限定されるものではない。例えば、基体80自体にバネ性を持たせ、冷却器5のボス5aとの間にクリアランスを設け、ボルト5bを締付けることで、電気絶縁性伝熱材4に常に潰し力が掛る構造にしてもよい。
その他、この発明の範囲内で種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。
Further, without using the
In addition, although the aluminum die casting was employ | adopted as the cooler 5, it is not limited to this. For example, a fin may be installed to improve the cooling performance. Alternatively, a known alternative method such as installing a flow path inside the cooler and cooling it by passing a gas or liquid refrigerant may be adopted.
Moreover, although the base |
It goes without saying that various modifications and changes are possible within the scope of the present invention.
1 スイッチング半導体素子(第1の電気装置)、2 バスバー(第1の接続導体)、2a 第1の接続部、3 伝熱体、3a 一端部、3b 他端部、3c 弾性変形部、4 電気絶縁性伝熱材、5 冷却器、5a ボス、5b ボルト、6 コンデンサ(第2の電気装置)、7 バスバー(第2の接続導体)、7a 第2の接続部、8 端子台、8a 接続固定部、8b 背面部、8c 穴、80 基体、80a 溝、81 締結具、81A ナット、81B ボルト、G 空隙部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching semiconductor element (1st electric apparatus), 2 Busbar (1st connection conductor), 2a 1st connection part, 3 heat exchanger, 3a one end part, 3b other end part, 3c elastic deformation part, 4 electricity Insulating heat transfer material, 5 cooler, 5a boss, 5b bolt, 6 capacitor (second electrical device), 7 bus bar (second connection conductor), 7a second connection, 8 terminal block, 8a connection fixing Part, 8b back surface part, 8c hole, 80 base, 80a groove, 81 fastener, 81A nut, 81B bolt, G space part.
この発明に係る接続導体の冷却装置は、第1の電気装置から導出された放熱を要する第1の接続部を有する第1の接続導体と、冷却器と、前記冷却器と前記第1の接続部との間に設けられ前記第1の接続導体の熱を前記冷却器に伝える伝熱体と、前記伝熱体と前記冷却器との間及び前記伝熱体と前記第1の接続導体との間の何れか一方に介装された電気絶縁性伝熱材と、を備え、前記第1の接続部と前記伝熱体における前記第1の接続部の側の端部とは、締結具によって固定されているものであって、前記伝熱体における前記第1の接続部側の端部には、絞り加工によって一体形成された袋ナット部が設けられ、前記第1の接続部はボルトによって前記袋ナット部に締結されていることを特徴とするものである。
また、この発明に係る接続導体の冷却装置を用いた電力変換装置は、第1の電気装置から導出された放熱を要する第1の接続部を有する第1の接続導体と、冷却器と、前記冷却器と前記第1の接続部との間に設けられ前記第1の接続導体の熱を前記冷却器に伝える伝熱体と、前記伝熱体と前記冷却器との間及び前記伝熱体と前記第1の接続導体との間の何れか一方に介装された電気絶縁性伝熱材と、を有し、前記第1の接続部と前記伝熱体における前記第1の接続部の側の端部とは、締結具によって固定されているものであって、前記伝熱体における前記第1の接続部側の端部には、絞り加工によって一体形成された袋ナット部が設けられ、前記第1の接続部はボルトによって前記袋ナット部に締結されている接続導体の冷却装置を備えると共に、第2の電気装置から導出され、前記第1の接続導体の第1の接続部に接続された第2の接続部を有する第2の接続導体を備え、前記第1の電気装置がスイッチング半導体素子からなり、前記第2の電気装置がコンデンサからなることを特徴とするものである。
The cooling device for a connection conductor according to the present invention includes a first connection conductor having a first connection portion derived from the first electric device and requiring heat dissipation, a cooler, the cooler, and the first connection. A heat transfer body that is provided between the heat transfer body and transfers heat of the first connection conductor to the cooler, between the heat transfer body and the cooler, and between the heat transfer body and the first connection conductor. An electrically insulating heat transfer material interposed between the first connection portion and the end of the heat transfer body on the side of the first connection portion is a fastener. A cap nut portion integrally formed by drawing is provided at an end portion of the heat transfer body on the first connection portion side, and the first connection portion is a bolt. And is fastened to the cap nut portion .
Moreover, the power converter using the cooling device for the connection conductor according to the present invention includes a first connection conductor having a first connection portion that requires heat dissipation and is derived from the first electrical device, the cooler, A heat transfer body that is provided between the cooler and the first connection portion and transfers heat of the first connection conductor to the cooler; between the heat transfer body and the cooler; and the heat transfer body An electrically insulating heat transfer material interposed between the first connection conductor and the first connection conductor, and the first connection portion and the first connection portion of the heat transfer body The end portion on the side is fixed by a fastener, and the end portion on the first connection portion side of the heat transfer body is provided with a cap nut portion integrally formed by drawing. the first connecting portion when a cooling device for connecting conductors that are fastened to the cap nut portion by bolts A second connection conductor having a second connection portion derived from the second electric device and connected to the first connection portion of the first connection conductor, wherein the first electric device is switched It is made of a semiconductor element, and the second electric device is made of a capacitor.
この発明に係る接続導体の冷却装置によれば、電気装置から例えばバスバーなどの接続導体に伝わる熱、さらにそれに加えて接続導体自体で発生する熱は、第1の接続部から伝熱体と電気絶縁性伝熱材を介して冷却器に固体の熱伝導よって伝達され、冷却器で冷却するので、効率的に冷却することができ、しかも前記接続導体の長さと熱の伝達経路を短くすることで、冷却効率の向上及び小型化を図ることができる。そして、第1の接続部の熱を冷却器に伝える伝熱体における端部に設けられ絞り加工によって一体形成された袋ナット部に、第1の接続部がボルトによって締結されるようにしたので、部品点数が削減されて組立が容易になると共に、作業性が改善され安価にできるなどの効果が期待できる。
また、この発明に係る前記接続導体の冷却装置を用いた電力変換装置によれば、スイッチング半導体素子から発生して第1の接続導体に伝わる熱、及び第1の接続導体自体で発生する熱が第1の接続部から伝熱体と電気絶縁性伝熱材を介して冷却器に固体熱伝導よって伝達されて冷却器で冷却されるので、発生する熱を効率的に冷却することができる。また、各接続導体の長さと熱の伝達経路を短くすることが簡単にできるので、冷却効率の向上及び小型化、等価直列インダクタンス等の電気特性の改善を図ることが容易である。そして、接続導体の冷却装置について、第1の接続部の熱を冷却器に伝える伝熱体における端部に設けられ絞り加工によって一体形成された袋ナット部に、第1の接続部がボルトによって締結されるようにしたので、部品点数が削減されて組立が容易になると共に、作業性が改善され安価にできるなどの効果が期待できる。
According to the cooling device for a connection conductor according to the present invention, heat transmitted from the electrical device to the connection conductor such as a bus bar, and in addition to this, heat generated in the connection conductor itself is transmitted from the first connection portion to the heat transfer body and the electrical conductor. It is transmitted to the cooler through the heat transfer material through the insulating heat transfer material and cooled by the cooler, so that it can be efficiently cooled, and the length of the connecting conductor and the heat transfer path are shortened. Thus, the cooling efficiency can be improved and the size can be reduced. Since the first connecting portion is fastened by a bolt to the cap nut portion that is provided at the end portion of the heat transfer body that transfers the heat of the first connecting portion to the cooler and is integrally formed by drawing. As a result, the number of parts can be reduced to facilitate assembly, and workability can be improved and the cost can be reduced.
Moreover, according to the power converter using the cooling device for a connection conductor according to the present invention, heat generated from the switching semiconductor element and transmitted to the first connection conductor and heat generated by the first connection conductor itself are generated. Since it is transmitted by solid heat conduction from the first connecting portion to the cooler via the heat transfer body and the electrically insulating heat transfer material and cooled by the cooler, the generated heat can be efficiently cooled. In addition, since the length of each connection conductor and the heat transfer path can be easily shortened, it is easy to improve the cooling characteristics, reduce the size, and improve the electrical characteristics such as the equivalent series inductance. And about the cooling device of a connection conductor, in the end part in the heat exchanger which transmits the heat | fever of a 1st connection part to a cooler, the 1st connection part is bolted to the bag nut part integrally formed by drawing. Since it is fastened, the number of parts can be reduced and the assembly can be facilitated, and the workability can be improved and the cost can be reduced.
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