JP2016165179A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換器に関する。 The present invention relates to a power converter.
従来より、平滑コンデンサと、平滑コンデンサに蓄積した電荷を放電するための放電抵抗を備える電力変換器が知られている。下記非特許文献1の電力変換器は、放電抵抗用の専用スペースを設けて、放電抵抗を接合している。 Conventionally, a power converter including a smoothing capacitor and a discharge resistor for discharging electric charges accumulated in the smoothing capacitor is known. The power converter of the following nonpatent literature 1 has provided the exclusive space for discharge resistance, and joined the discharge resistance.
しかしながら、放電抵抗用の専用スペースを設けると電力変換器が大きくなるという問題がある。 However, if a dedicated space for the discharge resistor is provided, there is a problem that the power converter becomes large.
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、放電抵抗用の専用スペースを設けることなく放電抵抗を接合した電力変換器を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power converter in which a discharge resistor is joined without providing a dedicated space for the discharge resistor.
本発明の一態様に係る電力変換器は、バスバ上に放電抵抗を接合し、バスバと放電抵抗とを端子を用いて電気的に接続する。 The power converter which concerns on 1 aspect of this invention joins a discharge resistance on a bus bar, and connects a bus bar and a discharge resistance electrically using a terminal.
本発明によれば、放電抵抗用の専用スペースが不要になり、電力変換器の小型化に寄与する。 According to the present invention, a dedicated space for the discharge resistor is not required, which contributes to the downsizing of the power converter.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[第1実施形態]
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る電力変換器100の構成を説明する。
図1に示すように、電力変換器100は、アルミニウム製の筐体20で覆われ、筐体20の内部に、半導体モジュール10と、半導体モジュール10の上部に設けられた駆動基板11と、半導体モジュール10を冷却するために半導体モジュール10の下部に設けられた冷却器12と、直流電源(図示せず)の直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ15と、を有する。また、電力変換器100は、半導体モジュール10と平滑コンデンサ15とを接続する正極側導電部材であるPバスバ13と、半導体モジュール10と平滑コンデンサ15とを接続する負極側導電部材であるNバスバ14と、を有する。
[First Embodiment]
With reference to FIG. 1, the structure of the
As shown in FIG. 1, the
半導体モジュール10は、図示は省略するが絶縁層上にヒートスプレッダ、半導体チップを積層したものであり、直流電力を交流電力に変換する。冷却器12は、内部に冷却水流路を有しており、流入口12aから流出口12bに向かって冷却水が流れて半導体モジュール10から生じる熱を吸収する。
Although not shown, the
Pバスバ13上には放電抵抗17が直接接合される。放電抵抗17とPバスバ13は、P端子18を用いて接合される。また、放電抵抗17とNバスバ14は、N端子19を用いて接合される。これにより、放電抵抗17とPバスバ13及びNバスバ14が電気的に接続される。なお、Pバスバ13と放電抵抗17は、ボルトなどを用いて接合することができる。
A
放電抵抗17は、平滑コンデンサ15に蓄積した電荷を放電するための抵抗であり、例えばセメント抵抗である。また、放電抵抗17はセメント抵抗に限らず、抵抗体薄膜によって形成してもよい。抵抗体薄膜は、Pバスバ13上に絶縁材、ろう材、抵抗体薄膜を順に積層して形成することができる。
The
Pバスバ13の一端は半導体モジュール10にボルトなどを用いて固定される。同様に、Nバスバ14の一端は半導体モジュール10にボルトなどを用いて固定される。また、Pバスバ13及びNバスバ14の他端と平滑コンデンサ15は、熱伝導率の高い樹脂16(例えば、エポキシ樹脂)を用いたポッティングにより固められ、筐体20内に固定される。このとき、平滑コンデンサ15のポッティング面は、冷却器12の流入口12a及び筐体20に接するように固定される。
One end of the
以上の構成を有する電力変換器100によれば、以下の効果が得られる。
According to the
Pバスバ13上に直接放電抵抗17を接合するため、放電抵抗17の専用スペースが不要となり、電力変換器100の小型化に寄与する。
Since the
また、従来技術のようにPバスバ13及びNバスバ14と放電抵抗17を接続するハーネスが不要になるため、ハーネス分のコストを低減できる。また、予め放電抵抗17をPバスバ13に接合しておけば、後から放電抵抗17を接合する必要がなくなるため、生産性の向上に寄与しうる。なお、P端子18とPバスバ13との接合及びN端子19とNバスバ14との接合は、Pバスバ13及びNバスバ14と平滑コンデンサ15との接合と同じ工程で実施することができる。
Moreover, since the harness which connects the
また、電力変換器100は、以下に説明する3つの放熱経路を有するため、放電抵抗17の発熱を効果的に放熱できる。まず、第1の放熱経路として、放電抵抗17の発熱は、Pバスバ13、半導体モジュール10を介して冷却器12に放熱される。第2の放熱経路として、放電抵抗17の発熱は、Pバスバ13、樹脂16を介して冷却器12に放熱される。そして、第3の放熱経路として、放電抵抗17の発熱は、Pバスバ13、樹脂16を介して筐体20及び筐体20内の空気に放熱される。このように、電力変換器100は、放電抵抗17の発熱を効果的に放熱でき、放電抵抗17の発熱による他部品への熱影響を緩和することができる。
Moreover, since the
なお、Pバスバ13上に放電抵抗17を直接接合するため、放電抵抗17の大きさに応じてPバスバ13を大きくする場合が考えられる。しかし、Pバスバ13は筐体20内の空間に配置されるため、Pバスバ13を大きくしたとしても筐体20の大きさに影響を与える可能性は小さい。また、Pバスバ13を大きくすると断面積が大きくなって抵抗が小さくなるため、Pバスバ13の自己発熱量が小さくなるというメリットがある。また、Pバスバ13を大きくすると熱伝導率が増加するため、Pバスバ13に接続される平滑コンデンサ15の発熱がPバスバ13を介して放熱されるメリットがある。また、Pバスバ13とNバスバ14を絶縁した上で、可能な限り近づけて重ねることによりインダクタンスを減らす技術が知られているが、重ねる面積が大きいほどインダクタンスの低減は大きくなる。このため、Pバスバ13を大きくするとこの技術を利用することができる。
In addition, since the
なお、第1実施形態では、平滑コンデンサ15を冷却器12の流入口12a側に配置したが、冷却器12の流出口12bに配置してもよい。また、第1実施形態では、放電抵抗17をPバスバ13上に接合したが、放電抵抗17をNバスバ14上に接合してもよい。
In the first embodiment, the
[変形例1]
次に、図2を参照して、第1実施形態の変形例1について説明する。
図2に示すように、変形例1に係る電力変換器200では、樹脂16を用いてPバスバ13上に放電抵抗17が固定される。
[Modification 1]
Next, with reference to FIG. 2, the modification 1 of 1st Embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 2, in the
以上の構成を有する電力変換器200によれば、以下の効果が得られる。
According to the
平滑コンデンサ15、Pバスバ13及び放電抵抗17が一体形成され、ボルトなどを用いて放電抵抗17をPバスバ13上に固定する必要がなくなるため、コストを低減できる。
Since the
[変形例2]
次に、図3を参照して、第1実施形態の変形例2について説明する。
図3に示すように、変形例2に係る電力変換器300では、放電抵抗17が冷却器12に接するようにPバスバ13上に固定される。
[Modification 2]
Next, with reference to FIG. 3, the modification 2 of 1st Embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 3, in the
以上の構成を有する電力変換器300によれば、以下の効果が得られる。
According to the
この構成により、放電抵抗17の発熱が冷却器12に直接放熱されるため、効率よく放熱できる。
With this configuration, since the heat generated by the
なお、変形例2において、変形例1のように樹脂16を用いて放電抵抗17を固定してもよい。これにより、電力変換器300は、変形例1の効果も奏することができる。
In the second modification, the
[変形例3]
次に、図4を参照して、第1実施形態の変形例4について説明する。
図4に示すように、変形例4に係る電力変換器400では、複数の放電抵抗17がPバスバ13上に接合される。
[Modification 3]
Next, with reference to FIG. 4, the modification 4 of 1st Embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 4, in the
以上の構成を有する電力変換器400によれば、以下の効果が得られる。
According to the
放電抵抗17が1つの場合、局所的な発熱により放電抵抗17そのものまたは他の部品への熱影響を与えることが考えられるが、放電抵抗17を複数に分散させることによって、このような熱影響を緩和できる。
In the case where there is one
なお、変形例3において、変形例1のように樹脂16を用いて複数の放電抵抗17を固定してもよい。これにより、電力変換器400は、変形例1の効果も有することができる。また、変形例3において、変形例2のように複数の放電抵抗17を冷却器12の流入口12aに接するようにPバスバ13上に接合してもよい。これにより、電力変換器400は、変形例2の効果も有することができる。また、変形例3において、変形例1のように樹脂16を用いて複数の放電抵抗17を固定し、かつ変形例2のように複数の放電抵抗17を冷却器12の流入口12aに接するようにPバスバ13上に接合してもよい。これにより、電力変換器400は、変形例1及び変形例2の効果も有することができる。
In Modification 3, a plurality of
[第2実施形態]
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、第2実施形態が放電抵抗17を用いず、ポッティング樹脂として導電性金属粉末(例えばAg、Ni、Cu等)を有する樹脂21を用いる点である。第2実施形態において、第1実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the second embodiment does not use the
樹脂21でポッティングされる平滑コンデンサ15、Pバスバ13及びNバスバ14の一端には分布的に抵抗成分(以下、単に分布抵抗という)が形成される。なお、樹脂21は、車両に搭載される電子機器の絶縁性能を損なわない程度の抵抗成分を有することが好ましい。
At one end of the smoothing
以上の構成を有する電力変換器500によれば、以下の効果が得られる。
According to the
樹脂21内に形成された分布抵抗が放電抵抗17の役割を果たすため、放電抵抗17そのものが不要になる。したがって、放電抵抗17の専用スペースが不要となり、電力変換器100の小型化に寄与する。また、放電抵抗17が不要となるため、第1実施形態と比較してP端子18及びN端子19が不要となる。また、抵抗成分が分布的に形成されるため、局所的な発熱を緩和できる。
Since the distributed resistance formed in the
また、電力変換器500は、以下に説明する3つの放熱経路を有するため、分布抵抗の発熱を効果的に放熱できる。まず、第1の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、Pバスバ13及びNバスバ14、半導体モジュール10を介して冷却器12に放熱される。第2の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、樹脂21を介して冷却器12に放熱される。そして、第3の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、樹脂21を介して筐体20及び筐体20内の空気に放熱される。このように、電力変換器500は、分布抵抗の発熱を効果的に放熱でき、分布抵抗の発熱による他部品への熱影響を緩和することができる。
Moreover, since the
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
10 半導体モジュール
11 駆動基板
12 冷却器
13 Pバスバ
14 Nバスバ
15 平滑コンデンサ
16 樹脂
18 P端子
19 N端子
17 放電抵抗
20 筐体
21 樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記バスバに接合される放電抵抗と、
前記バスバと前記放電抵抗とを電気的に接続する端子と、
を備えることを特徴とする電力変換器。 Power having a semiconductor module for converting DC power to AC power, a capacitor for smoothing DC voltage, a cooler joined to the semiconductor module, and a bus bar connected between the semiconductor module and the capacitor In the converter,
A discharge resistor joined to the bus bar;
A terminal for electrically connecting the bus bar and the discharge resistor;
A power converter comprising:
前記コンデンサ及び前記バスバは、抵抗成分を有する媒質で一体形成されることを特徴とする電力変換器。 Power having a semiconductor module for converting DC power to AC power, a capacitor for smoothing DC voltage, a cooler joined to the semiconductor module, and a bus bar connected between the semiconductor module and the capacitor In the converter,
The power converter, wherein the capacitor and the bus bar are integrally formed of a medium having a resistance component.
The power converter according to claim 5, wherein the medium is in contact with a cooler.
Priority Applications (1)
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- 2015-03-06 JP JP2015044498A patent/JP6500512B2/en active Active
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