JP2017204911A - Compressor system - Google Patents
Compressor system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017204911A JP2017204911A JP2016094260A JP2016094260A JP2017204911A JP 2017204911 A JP2017204911 A JP 2017204911A JP 2016094260 A JP2016094260 A JP 2016094260A JP 2016094260 A JP2016094260 A JP 2016094260A JP 2017204911 A JP2017204911 A JP 2017204911A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressor
- casing
- power module
- heat
- pin arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電力変換装置と圧縮機を有した圧縮機システムに関するものである。 The present invention relates to a compressor system having a power converter and a compressor.
冷媒回路を有した空気調和装置では、電力変換装置が取り付けられた電動圧縮機が設けられ、その電力変換装置から電動圧縮機のモータに電力が供給されるものがある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の例では、圧縮機のケーシング（同文献では密閉容器）とインバータ部との間に放熱部材を設けて、インバータ部の熱を圧縮機に放熱させている。
An air conditioner having a refrigerant circuit includes an electric compressor to which a power conversion device is attached, and power is supplied from the power conversion device to a motor of the electric compressor (see, for example, Patent Document 1). ). In the example of
前記特許文献のようにインバータ部と圧縮機のケーシングとを近接して配置する場合には、インバータ部が有するスイッチング素子とケーシングとの絶縁を担保する必要がある。しかしながら、前記特許文献では、スイッチング素子とケーシングとの絶縁についての工夫は特には開示されていない。 When the inverter unit and the casing of the compressor are arranged close to each other as in the patent document, it is necessary to ensure insulation between the switching element of the inverter unit and the casing. However, the patent document does not particularly disclose a device for insulation between the switching element and the casing.
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、電力変換装置と圧縮機を有した圧縮機システムにおいて、電力変換装置が有するパワーモジュールと、圧縮機のケーシングとの絶縁性を担保できるようにするとことを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and in a compressor system having a power conversion device and a compressor, it is possible to ensure insulation between the power module of the power conversion device and the casing of the compressor. The purpose is to do so.
前記の課題を解決するため、第１の態様は、
圧縮機（40）と、
スイッチング素子（13a）が封入されたパワーモジュール（50）と、を備え、
前記パワーモジュール（50）は、所定の面が前記スイッチング素子（13a）を放熱させる放熱面（52）として構成されるとともに、他の所定の面が、複数のリードピン（51）が並ぶピン配置面（56）として構成され、前記放熱面（52）が、前記圧縮機（40）のケーシング（41）に向いて配置され、
前記ピン配置面（56）には、並んだ前記リードピン（51）を境界として前記放熱面（52）の側に、前記リードピン（51）の列に沿いつつ該ピン配置面（56）から突出する突部（53）が一体的に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the first aspect is
A compressor (40),
A power module (50) enclosing a switching element (13a),
In the power module (50), a predetermined surface is configured as a heat radiating surface (52) for radiating heat from the switching element (13a), and another predetermined surface is a pin arrangement surface on which a plurality of lead pins (51) are arranged. (56), the heat dissipating surface (52) is arranged facing the casing (41) of the compressor (40),
The pin arrangement surface (56) protrudes from the pin arrangement surface (56) along the row of the lead pins (51) on the side of the heat radiating surface (52) with the lined lead pins (51) as a boundary. The protrusion (53) is provided integrally.
この構成では、放熱面（52）とリードピン（51）との間において、突部（53）が沿面絶縁距離の一部を構成する。 In this configuration, the protrusion (53) forms a part of the creeping insulation distance between the heat radiation surface (52) and the lead pin (51).
また、第２の態様は、第１の態様において、
前記リードピン（51）は、前記ピン配置面（56）から張り出した張出部分（51a）を有し、
前記突部（53）は、前記リードピン（51）の張り出し量よりも高く突出していることを特徴とする。
The second aspect is the first aspect,
The lead pin (51) has a protruding portion (51a) protruding from the pin arrangement surface (56),
The protrusion (53) protrudes higher than the protruding amount of the lead pin (51).
この構成では、突部（53）によって、リードピン（51）と圧縮機（40）のケーシング（41）とを結ぶ直線経路（P1）が遮られる。 In this configuration, the protrusion (53) blocks the straight path (P1) connecting the lead pin (51) and the casing (41) of the compressor (40).
また、第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記パワーモジュール（50）は、前記圧縮機（40）のケーシング（41）において該圧縮機（40）の吐出ガスに曝される部分に対応した、該ケーシング（41）の外面（F）に放熱するように、該ケーシング（41）に熱的に接続されていることを特徴とする。
Further, the third aspect is the first or second aspect,
The power module (50) radiates heat to the outer surface (F) of the casing (41) corresponding to a portion of the casing (41) of the compressor (40) exposed to the discharge gas of the compressor (40). Thus, it is characterized by being thermally connected to the casing (41).
この構成では、圧縮機（40）において結露の可能性がない部位にパワーモジュール（50）が放熱する。 In this configuration, the power module (50) radiates heat to a portion where there is no possibility of condensation in the compressor (40).
また、第４の態様は、第１から第３の態様の何れかにおいて、
前記スイッチング素子（13a）は、シリコンカーバイドを主材料とした半導体素子を有することを特徴とする。
The fourth aspect is any one of the first to third aspects.
The switching element (13a) includes a semiconductor element mainly composed of silicon carbide.
この構成では、パワーモジュール（50）を比較的高温で動作させることが可能になる。 With this configuration, the power module (50) can be operated at a relatively high temperature.
また、第５の態様は、第１から第４の態様の何れかにおいて、
前記パワーモジュール（50）は、該パワーモジュール（50）の熱を前記圧縮機（40）に伝える熱伝導部材（60）を介して、前記圧縮機（40）のケーシング（41）に熱的に接続されていることを特徴とする。
The fifth aspect is any one of the first to fourth aspects.
The power module (50) is thermally applied to the casing (41) of the compressor (40) via a heat conduction member (60) that transmits heat of the power module (50) to the compressor (40). It is connected.
この構成では、熱伝導部材（60）を介してパワーモジュール（50）がケーシング（41）に放熱する。 In this configuration, the power module (50) radiates heat to the casing (41) via the heat conducting member (60).
第１の態様によれば、電力変換装置が有するパワーモジュールと、圧縮機のケーシングとの絶縁性を担保することが可能になる。 According to the 1st aspect, it becomes possible to ensure the insulation of the power module which a power converter device has, and the casing of a compressor.
また、第２の態様によれば、より確実にパワーモジュールと圧縮機のケーシングとの絶縁性を担保することが可能になる。 Moreover, according to the 2nd aspect, it becomes possible to ensure the insulation of a power module and the casing of a compressor more reliably.
また、第３の態様によれば、パワーモジュールの結露が防止される。 Moreover, according to the 3rd aspect, dew condensation of a power module is prevented.
また、第４の態様によれば、圧縮機の高温部で、パワーモジュールを冷却することが可能になる。 Moreover, according to the 4th aspect, it becomes possible to cool a power module in the high temperature part of a compressor.
また、第５の態様によれば、空間絶縁距離を増大させることが可能になる。また、パワーモジュールと圧縮機のケーシングとを容易に熱的に接続することが可能になる。 Moreover, according to the 5th aspect, it becomes possible to increase a space insulation distance. Further, the power module and the compressor casing can be easily and thermally connected.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《発明の実施形態》
図１は、本発明の実施形態の圧縮機システムの縦断面図である。この圧縮機システム（1）は、例えば、空気調和装置の冷媒回路（図示は省略）に用いる。圧縮機システム（1）では、圧縮機（40）が電力変換装置（10）から電力供給されている。
<< Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor system according to an embodiment of the present invention. The compressor system (1) is used, for example, in a refrigerant circuit (not shown) of an air conditioner. In the compressor system (1), the compressor (40) is supplied with power from the power converter (10).
図２は、電力変換装置（10）の構成を示すブロック図である。電力変換装置（10）は、図２に示すように、コンバータ回路（11）、コンデンサ（12）、インバータ回路（13）、及びＰＷＭ制御部（14）を備えている。この電力変換装置（10）は、単相の交流電源（30）から供給された交流電力を所定の周波数の交流電力に変換して、モータ（20）（後述）に供給する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the power converter (10). As shown in FIG. 2, the power converter (10) includes a converter circuit (11), a capacitor (12), an inverter circuit (13), and a PWM control unit (14). The power converter (10) converts AC power supplied from a single-phase AC power supply (30) into AC power having a predetermined frequency and supplies the AC power to a motor (20) (described later).
〈コンバータ回路、コンデンサ〉
コンバータ回路（11）は、交流電源（30）に接続され、交流電源（30）からの交流を直流に整流する。この例では、コンバータ回路（11）は、４つのダイオード（11a）がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。
<Converter circuit, capacitor>
The converter circuit (11) is connected to the AC power supply (30), and rectifies the AC from the AC power supply (30) into DC. In this example, the converter circuit (11) is a diode bridge circuit in which four diodes (11a) are connected in a bridge shape.
コンデンサ（12）は、コンバータ回路（11）の正及び負の出力ノードの間に接続され、該コンデンサ（12）の両端に生じた直流電圧がインバータ回路（13）の入力ノードに印可されている。なお、この例では、コンデンサ（12）は、コンバータ回路（11）の正極側の出力ノードには、リアクトル（L）を介して接続されている。 The capacitor (12) is connected between the positive and negative output nodes of the converter circuit (11), and the DC voltage generated across the capacitor (12) is applied to the input node of the inverter circuit (13). . In this example, the capacitor (12) is connected to the output node on the positive electrode side of the converter circuit (11) via a reactor (L).
このコンデンサ（12）は、インバータ回路（13）のスイッチング素子（後述）がスイッチング動作する際に生じるリプル電圧（電圧変動）のみを平滑化可能な静電容量を有している。すなわち、コンデンサ（12）は、コンバータ回路（11）によって整流された電圧（電源電圧に応じて変動する電圧）を平滑化するような静電容量を有さない小容量のコンデンサである。 The capacitor (12) has a capacitance capable of smoothing only a ripple voltage (voltage fluctuation) generated when a switching element (described later) of the inverter circuit (13) performs a switching operation. That is, the capacitor (12) is a small-capacitance capacitor that does not have a capacitance that smoothes the voltage rectified by the converter circuit (11) (a voltage that varies according to the power supply voltage).
このように比較的小容量のコンデンサ（12）を採用すると、直流電圧が電源周波数の倍数で脈動して電圧利用率が下がるので、電力変換装置（10）とモータ（20）とを繋ぐ配線の電流容量を上げなければいけないという課題がある。それに対し本実施形態では、後に詳述するように、電力変換装置（10）と圧縮機（40）とを一体化（すなわち両者を近接）させることで、配線の電流容量を上げずにモータ（20）への給電を実現している。本実施形態では、この一体化を考慮して、コンデンサ（12）には、セラミックコンデンサを採用した。この一体化の実現（電力変換装置（10）と圧縮機（40）との近接配置）には、圧縮機（40）近傍の高温環境に耐えうるセラミックコンデンサが適しているからである。 If a capacitor with a relatively small capacity (12) is used in this way, the DC voltage pulsates at a multiple of the power supply frequency and the voltage utilization rate decreases, so the wiring connecting the power converter (10) and the motor (20) There is a problem that the current capacity must be increased. On the other hand, in this embodiment, as will be described in detail later, by integrating the power conversion device (10) and the compressor (40) (that is, close to each other), the motor ( Power supply to 20) is realized. In the present embodiment, considering this integration, a ceramic capacitor is used for the capacitor (12). This is because a ceramic capacitor that can withstand a high-temperature environment in the vicinity of the compressor (40) is suitable for realizing this integration (proximity arrangement between the power conversion device (10) and the compressor (40)).
〈インバータ回路〉
インバータ回路（13）は、コンバータ回路（11）の出力をスイッチングして三相交流（U,V,W）に変換しモータ（20）に供給する。本実施形態のインバータ回路（13）は、複数のスイッチング素子（13a）がブリッジ結線されて構成され、入力ノードがコンデンサ（12）に接続されている。すなわち、インバータ回路（13）には直流電圧が供給されている。このインバータ回路（13）は、三相交流をモータ（20）に出力するために、６個のスイッチング素子（13a）を備えている。
<Inverter circuit>
The inverter circuit (13) switches the output of the converter circuit (11) to convert it into three-phase alternating current (U, V, W) and supplies it to the motor (20). The inverter circuit (13) of the present embodiment is configured by a plurality of switching elements (13a) being bridge-connected, and an input node is connected to the capacitor (12). That is, a DC voltage is supplied to the inverter circuit (13). The inverter circuit (13) includes six switching elements (13a) for outputting three-phase alternating current to the motor (20).
詳しくは、インバータ回路（13）は、２つのスイッチング素子（13a）を互いに直列接続した３つのスイッチングレグを備え、各スイッチングレグにおける上アームのスイッチング素子（13a）と下アームのスイッチング素子（13a）との中点が、それぞれモータ（20）の各相のコイル（後述）に接続されている。なお、各スイッチング素子（13a）には、還流ダイオード（13b）が逆並列接続されている。そして、インバータ回路（13）は、これらのスイッチング素子（13a）のオンオフ動作によって、コンバータ回路（11）から入力された直流電圧をスイッチングして三相交流電圧に変換し、モータ（20）へ供給する。このオンオフ動作の制御はＰＷＭ制御部（14）が行う。 Specifically, the inverter circuit (13) includes three switching legs in which two switching elements (13a) are connected in series with each other, and an upper arm switching element (13a) and a lower arm switching element (13a) in each switching leg. Are connected to coils (described later) of the respective phases of the motor (20). Each switching element (13a) is connected in reverse parallel with a free wheel diode (13b). The inverter circuit (13) switches the DC voltage input from the converter circuit (11) to the three-phase AC voltage by the on / off operation of these switching elements (13a), and supplies it to the motor (20). To do. The PWM control unit (14) controls this on / off operation.
インバータ回路（13）を構成するスイッチング素子（13a）は、この例では、シリコンカーバイド（SiC）を主材料とした半導体素子によって構成されている。そして、これらのスイッチング素子（13a）は、絶縁性のある樹脂を用いた、いわゆるデュアルインラインパッケージに封入されて、１つのパワーモジュール（50）として構成されている。図３に、パワーモジュール（50）の斜視図を示す。このパワーモジュール（50）の一面（図３では上面）は、内部のスイッチング素子（13a）から放熱させる放熱面（52）として機能する。 In this example, the switching element (13a) constituting the inverter circuit (13) is constituted by a semiconductor element mainly made of silicon carbide (SiC). These switching elements (13a) are enclosed in a so-called dual in-line package using an insulating resin, and are configured as one power module (50). FIG. 3 is a perspective view of the power module (50). One surface (upper surface in FIG. 3) of the power module (50) functions as a heat radiating surface (52) for radiating heat from the internal switching element (13a).
また、図３に示すように、パワーモジュール（50）の２つの側面には、リードピン（51）の列が、それぞれ、設けられている。なお、以下では、パワーモジュール（50）において、複数のリードピン（51）が並んでいる面をピン配置面（56）と呼ぶことにする。図４に、ピン配置面（56）の配列方向に沿ってパワーモジュール（50）を見た図（正面図と呼ぶ）を示す。図４に示すように、各ピン配置面（56）のリードピン（51）は、ピン配置面（56）から張り出した張出部分（51a）を有している。これらのリードピン（51）は、後述する配線基板（80）にハンダによって電気的に接続される。 Moreover, as shown in FIG. 3, the row | line | column of the lead pin (51) is provided in the two side surfaces of the power module (50), respectively. Hereinafter, in the power module (50), a surface on which the plurality of lead pins (51) are arranged is referred to as a pin arrangement surface (56). FIG. 4 shows a view (referred to as a front view) of the power module (50) viewed along the arrangement direction of the pin arrangement surface (56). As shown in FIG. 4, the lead pin (51) of each pin arrangement surface (56) has an overhanging portion (51a) protruding from the pin arrangement surface (56). These lead pins (51) are electrically connected to a wiring board (80) described later by solder.
そして、これらのピン配置面（56）には、リードピン（51）の列を境界として放熱面（52）の側に、リードピン（51）の列に沿いつつ該ピン配置面（56）から突出する突部（53）が一体的に設けられている。この例では、リードピン（51）が２列、すなわちピン配置面（56）が２面あるので、突部（53）も２つ設けられている。これら突部（53）のピン配置面（56）からの高さ（H）は、リードピン（51）の張り出し量（h）よりも高い。すなわち、突部（53）は、リードピン（51）の張り出し量（h）よりも高く突出している（図４参照）。 These pin arrangement surfaces (56) protrude from the pin arrangement surface (56) along the row of lead pins (51) toward the heat radiation surface (52) with the row of lead pins (51) as a boundary. The protrusion (53) is provided integrally. In this example, since there are two rows of lead pins (51), that is, two pin arrangement surfaces (56), two protrusions (53) are also provided. The height (H) of these protrusions (53) from the pin arrangement surface (56) is higher than the overhang amount (h) of the lead pin (51). That is, the protrusion (53) protrudes higher than the overhang amount (h) of the lead pin (51) (see FIG. 4).
〈圧縮機の構成〉
圧縮機（40）は、図１に示すように、中空で密閉型のケーシング（41）を備えている。ケーシング（41）は、例えば鉄等の金属材料で構成されている。また、ケーシング（41）の下側寄り（図１における下側。以下同様）には、吸入管（42）が接続され、天板部に吐出管（43）が接続されている。吐出管（43）は、天板部を上下に貫通しており、その下端部がケーシング（41）の内部空間に開口している。
<Compressor configuration>
As shown in FIG. 1, the compressor (40) includes a hollow and sealed casing (41). The casing (41) is made of a metal material such as iron. Further, a suction pipe (42) is connected to the lower side of the casing (41) (the lower side in FIG. 1, the same applies hereinafter), and a discharge pipe (43) is connected to the top plate portion. The discharge pipe (43) penetrates the top plate portion up and down, and the lower end thereof opens into the internal space of the casing (41).
ケーシング（41）内には、モータ（20）と圧縮機構（44）とが収容されている。モータ（20）は、ケーシング（41）内の上部寄りの空間に配置されている。この例では、モータ（20）には、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータを採用している。 A motor (20) and a compression mechanism (44) are accommodated in the casing (41). The motor (20) is arranged in a space near the upper part in the casing (41). In this example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor is adopted as the motor (20).
一方、圧縮機構（44）は、ケーシング（41）内の下部寄りの空間に配置されている。本実施形態では、圧縮機構（44）には、ロータリー型の圧縮機を採用している。圧縮機構（44）は、モータ（20）の駆動軸（21）によって回転駆動されて、吸入管（42）から冷媒を吸入し、それを圧縮した後に、ケーシング（41）内に吐出する。つまり、本実施形態の圧縮機（40）は、ケーシング（41）の内部空間が高圧冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機である。圧縮機構（44）から吐出された冷媒は、吐出管（43）から吐出され、圧縮機（40）が接続されている冷媒回路（図示を省略）を流れる。 On the other hand, the compression mechanism (44) is arranged in a space near the lower part in the casing (41). In the present embodiment, a rotary type compressor is adopted as the compression mechanism (44). The compression mechanism (44) is rotationally driven by the drive shaft (21) of the motor (20), sucks refrigerant from the suction pipe (42), compresses it, and then discharges it into the casing (41). That is, the compressor (40) of the present embodiment is a so-called high pressure dome type compressor in which the internal space of the casing (41) is filled with the high pressure refrigerant. The refrigerant discharged from the compression mechanism (44) is discharged from the discharge pipe (43) and flows through a refrigerant circuit (not shown) to which the compressor (40) is connected.
そして、この例では、図１に示すように、電力変換装置（10）は、電装品箱（70）に収容され、電装品箱（70）は、圧縮機（40）の側部に取り付けられている。すなわち、この例では、電力変換装置（10）は、圧縮機（40）に一体化されている。 And in this example, as shown in FIG. 1, a power converter device (10) is accommodated in an electrical component box (70), and an electrical component box (70) is attached to the side part of a compressor (40). ing. That is, in this example, the power converter (10) is integrated with the compressor (40).
〈電力変換装置と圧縮機との一体化〉
図５は、圧縮機システム（1）における電力変換装置（10）付近の横断面を模式的に示す。図５に示すように、電力変換装置（10）は、配線基板（80）に実装されている。具体的に、配線基板（80）には、パワーモジュール（50）、コンデンサ（12）、リアクトル（L）、ＰＷＭ制御部（14）が実装されている。また、配線基板（80）からは、配線（81）が引き出されている。この配線（81）は、インバータ回路（13）が出力した交流電力をモータ（20）に供給するものであり、ケーシング（41）の外面（F）に設けられたコネクタ（45）に接続されている。ケーシング（41）内では、コネクタ（45）とモータ（20）とが配線（図示を省略）で接続されている。
<Integration of power converter and compressor>
FIG. 5 schematically shows a cross section in the vicinity of the power converter (10) in the compressor system (1). As shown in FIG. 5, the power converter (10) is mounted on the wiring board (80). Specifically, a power module (50), a capacitor (12), a reactor (L), and a PWM controller (14) are mounted on the wiring board (80). Further, the wiring (81) is drawn from the wiring board (80). This wiring (81) supplies the AC power output from the inverter circuit (13) to the motor (20), and is connected to the connector (45) provided on the outer surface (F) of the casing (41). Yes. In the casing (41), the connector (45) and the motor (20) are connected by wiring (not shown).
配線基板（80）は、スペーサ（図示は省略）などを用いて電装品箱（70）の底面に固定されている。この電装品箱（70）は、一面に開口（72）が設けられた箱状の部材であり、その開口（72）からはパワーモジュール（50）の放熱面（52）が覗いている。そして、電装品箱（70）は、その開口（72）が圧縮機（40）のケーシング（41）の外面（F）に向く向きで、ケーシング（41）の外面（F）にブラケット（71）によって固定されている。その際、パワーモジュール（50）の放熱面（52）は熱伝導部材（60）に密着させられている。この熱伝導部材（60）は、パワーモジュール（50）の熱（すなわちスイッチング素子（13a）の熱）を圧縮機（40）に伝えるものであり、ケーシング（41）の外面（F）に密着して固定されている。熱伝導部材（60）は、例えば、銅やアルミニウムなどの伝熱性に優れた材料で構成されている。 The wiring board (80) is fixed to the bottom surface of the electrical component box (70) using a spacer (not shown). The electrical component box (70) is a box-shaped member having an opening (72) provided on one surface, and the heat radiation surface (52) of the power module (50) is viewed from the opening (72). The electrical component box (70) has a bracket (71) on the outer surface (F) of the casing (41) so that the opening (72) faces the outer surface (F) of the casing (41) of the compressor (40). It is fixed by. At that time, the heat radiation surface (52) of the power module (50) is in close contact with the heat conducting member (60). This heat conducting member (60) conducts heat of the power module (50) (that is, heat of the switching element (13a)) to the compressor (40), and is in close contact with the outer surface (F) of the casing (41). Is fixed. The heat conducting member (60) is made of, for example, a material having excellent heat conductivity such as copper or aluminum.
熱伝導部材（60）を設ける位置は、本実施形態では、圧縮機（40）が吐出した冷媒(吐出ガス)の温度となる部分（以下、説明の便宜のため高温部と呼ぶ）を選択している。この例では、ケーシング（41）の内面で圧縮機（40）の吐出ガスに曝される部分に対応した、該ケーシング（41）の外面（F）に設けられている。これを図１で見ると、この圧縮機システム（1）では、ケーシング（41）内部のモータ（20）よりも上方の空間（S）に熱伝導部材（60）が面するように、ケーシング（41）の外面（F）に該熱伝導部材（60）が固定されている。この空間（S）内は、圧縮機構（44）が吐出した冷媒で満たされている。つまり、熱伝導部材（60）は、圧縮機（40）で最も高温になる部位に取り付けられているのである。換言すると、本実施形態では、パワーモジュール（50）は、前記圧縮機（40）のケーシング（41）において該圧縮機（40）の吐出ガスに曝される部分に対応した、該ケーシング（41）の外面（F）に放熱するように、該ケーシング（41）に熱的に接続されているのである。なお、一般的な空気調和装置では、圧縮機（40）の吐出ガスの温度（吐出温度）は、１２５℃程度になる。 In this embodiment, the position where the heat conducting member (60) is provided is selected from a portion (hereinafter referred to as a high temperature portion for convenience of explanation) that is the temperature of the refrigerant (discharged gas) discharged by the compressor (40). ing. In this example, the inner surface of the casing (41) is provided on the outer surface (F) of the casing (41) corresponding to the portion exposed to the discharge gas of the compressor (40). When this is seen in FIG. 1, in this compressor system (1), the casing (41) is arranged such that the heat conduction member (60) faces the space (S) above the motor (20) inside the casing (41). The heat conducting member (60) is fixed to the outer surface (F) of 41). This space (S) is filled with the refrigerant discharged from the compression mechanism (44). In other words, the heat conducting member (60) is attached to the part where the temperature is highest in the compressor (40). In other words, in this embodiment, the power module (50) corresponds to the casing (41) corresponding to the portion of the casing (41) of the compressor (40) that is exposed to the discharge gas of the compressor (40). It is thermally connected to the casing (41) so as to dissipate heat to the outer surface (F). In a general air conditioner, the temperature (discharge temperature) of the discharge gas of the compressor (40) is about 125 ° C.
一方、SiCを主材料として構成されたスイッチング素子（13a）は、吐出ガスよりも高温（例えば２００℃）でも動作可能である。つまり、圧縮機（40）において最も高温な部位でもパワーモジュール（50）を冷却することができるのである。しかも、圧縮機（40）の高温部は、結露の心配がなく、パワーモジュール（50）のような電子部品を密着させても結露による不具合発生の懸念がない。 On the other hand, the switching element (13a) composed of SiC as a main material can operate even at a higher temperature (for example, 200 ° C.) than the discharge gas. That is, the power module (50) can be cooled even at the hottest part in the compressor (40). In addition, the high temperature portion of the compressor (40) is free from the risk of condensation, and even if an electronic component such as the power module (50) is brought into close contact, there is no risk of occurrence of problems due to condensation.
〈圧縮機システムにおける絶縁性〉
パワーモジュール（50）と圧縮機（40）のケーシング（41）との絶縁性は、絶縁距離で評価でき、その絶縁距離には、いわゆる空間絶縁距離と沿面絶縁距離との２種類がある。
<Insulation in compressor system>
The insulation between the power module (50) and the casing (41) of the compressor (40) can be evaluated by an insulation distance, and there are two types of insulation distance, a so-called space insulation distance and a creeping insulation distance.
図６は、圧縮機システム（1）における絶縁距離を説明する図である。本実施形態では、リードピン（51）（詳しくは張出部分（51a））とケーシング（41）の外面（F）とを直線的に結ぶ経路（P1）は、パワーモジュール（50）の突部（53）によって遮られている。そのため、本実施形態における空間絶縁距離（D1）は、無限大と考えられる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the insulation distance in the compressor system (1). In the present embodiment, the path (P1) that linearly connects the lead pin (51) (specifically, the overhanging portion (51a)) and the outer surface (F) of the casing (41) is the protrusion of the power module (50) ( 53). Therefore, the space insulation distance (D1) in this embodiment is considered to be infinite.
一方、沿面絶縁距離（D2）は、パワーモジュール（50）の表面を伝って、リードピン（51）から伝熱伝導部材（60）に至る最短経路（P0）の長さである。図６では、最短経路（P0）を太い実線で示してある。この実施形態では、突部（53）も沿面絶縁距離（D2）を構成している。詳しくは、圧縮機システム（1）では、図６に示すように、パワーモジュール（50）のピン配置面（56）において、リードピン（51）の付け根から突部（53）に至るまでの経路が沿面絶縁距離（D2）の一部を構成する。また、パワーモジュール（50）では、突部（53）の表面も沿面絶縁距離（D2）の一部を構成する。つまり、本実施形態では、例えば、本実施形態のような突部（53）を有していないもの（説明の便宜のため従来例と呼ぶ）の沿面絶縁距離と比べ、突部（53）の表面に構成された経路分を余分の沿面絶縁距離として確保できる。なお、この例では、熱伝導部材（60）は、放熱面（52）の全面には密着しておらず、リードピン（51）と熱伝導部材（60）とをパワーモジュール（50）の表面伝いに結ぶ最短経路（P0）は放熱面（52）を通過している。そのため、放熱面（52）の一部も沿面絶縁距離（D2）の一部を構成する。 On the other hand, the creeping insulation distance (D2) is the length of the shortest path (P0) from the lead pin (51) to the heat transfer conducting member (60) along the surface of the power module (50). In FIG. 6, the shortest path (P0) is indicated by a thick solid line. In this embodiment, the protrusion (53) also constitutes the creeping insulation distance (D2). Specifically, in the compressor system (1), as shown in FIG. 6, on the pin placement surface (56) of the power module (50), there is a path from the root of the lead pin (51) to the protrusion (53). It forms part of the creeping insulation distance (D2). In the power module (50), the surface of the protrusion (53) also forms part of the creeping insulation distance (D2). That is, in the present embodiment, for example, the protrusion (53) is compared with the creeping insulation distance of the one not having the protrusion (53) as in the present embodiment (referred to as a conventional example for convenience of explanation). It is possible to secure a path portion formed on the surface as an extra creepage insulation distance. In this example, the heat conducting member (60) is not in close contact with the entire heat radiating surface (52), and the lead pin (51) and the heat conducting member (60) are transmitted along the surface of the power module (50). The shortest path (P0) that connects to the heatsink passes through the heat dissipation surface (52). Therefore, a part of the heat radiation surface (52) also constitutes a part of the creeping insulation distance (D2).
〈本実施形態における効果〉
以上の通り、本実施形態によれば、従来例よりも絶縁距離をより長くすることが可能になる。したがって、電力変換装置（10）と圧縮機（40）を有した圧縮機システム（1）において、電力変換装置（10）が有するパワーモジュール（50）と、圧縮機（40）のケーシング（41）との絶縁性を担保することが可能になる。
<Effect in this embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the insulation distance can be made longer than in the conventional example. Therefore, in the compressor system (1) having the power converter (10) and the compressor (40), the power module (50) included in the power converter (10) and the casing (41) of the compressor (40) It is possible to ensure insulation.
《その他の実施形態》
なお、突部（53）の高さ（H）は、リードピン（51）の張り出し量（h）よりも低くてもよい。この場合は、空間絶縁距離は上記のように無限大にはならないものの、例えば熱伝導部材（60）の厚さを調整することなどによって、十分な空間絶縁距離を確保することが可能である。
<< Other Embodiments >>
The height (H) of the protrusion (53) may be lower than the protruding amount (h) of the lead pin (51). In this case, although the space insulation distance does not become infinite as described above, a sufficient space insulation distance can be secured by adjusting the thickness of the heat conducting member (60), for example.
また、パワーモジュール（50）に封入したスイッチング素子（13a）の数は例示であり、前記の例には限定されない。 Moreover, the number of the switching elements (13a) enclosed in the power module (50) is an example, and is not limited to the above example.
また、スイッチング素子（13a）の主材料として採用したシリコンカーバイドも例示であり、その他に例えばGaN、ダイヤモンドといったワイドバンドギャップ半導体を採用することが考えられる。 Further, silicon carbide employed as the main material of the switching element (13a) is also an example, and it is conceivable to employ a wide band gap semiconductor such as GaN or diamond.
また、熱伝導部材（60）は、必須ではない。 Further, the heat conducting member (60) is not essential.
本発明は、電力変換装置と圧縮機を有した圧縮機システムとして有用である。 The present invention is useful as a compressor system having a power converter and a compressor.
１ 圧縮機システム
１３ インバータ回路
１３ａ スイッチング素子
４０ 圧縮機
４１ ケーシング
５０ パワーモジュール
５１ リードピン
５１ａ 張出部分
５２ 放熱面
５３ 突部
５６ ピン配置面
６０ 熱伝導部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
スイッチング素子（13a）が封入されたパワーモジュール（50）と、を備え、
前記パワーモジュール（50）は、所定の面が前記スイッチング素子（13a）を放熱させる放熱面（52）として構成されるとともに、他の所定の面が、複数のリードピン（51）が並ぶピン配置面（56）として構成され、前記放熱面（52）が、前記圧縮機（40）のケーシング（41）に向いて配置され、
前記ピン配置面（56）には、並んだ前記リードピン（51）を境界として前記放熱面（52）の側に、前記リードピン（51）の列に沿いつつ該ピン配置面（56）から突出する突部（53）が一体的に設けられていることを特徴とする圧縮機システム。 A compressor (40),
A power module (50) enclosing a switching element (13a),
In the power module (50), a predetermined surface is configured as a heat radiating surface (52) for radiating heat from the switching element (13a), and another predetermined surface is a pin arrangement surface on which a plurality of lead pins (51) are arranged. (56), the heat dissipating surface (52) is arranged facing the casing (41) of the compressor (40),
The pin arrangement surface (56) protrudes from the pin arrangement surface (56) along the row of the lead pins (51) on the side of the heat radiating surface (52) with the lined lead pins (51) as a boundary. A compressor system characterized in that the protrusion (53) is provided integrally.
前記リードピン（51）は、前記ピン配置面（56）から張り出した張出部分（51a）を有し、
前記突部（53）は、前記リードピン（51）の張り出し量よりも高く突出していることを特徴とする圧縮機システム。 In claim 1,
The lead pin (51) has a protruding portion (51a) protruding from the pin arrangement surface (56),
The compressor system according to claim 1, wherein the protrusion (53) protrudes higher than a protruding amount of the lead pin (51).
前記パワーモジュール（50）は、前記圧縮機（40）のケーシング（41）において該圧縮機（40）の吐出ガスに曝される部分に対応した、該ケーシング（41）の外面（F）に放熱するように、該ケーシング（41）に熱的に接続されていることを特徴とする圧縮機システム。 In claim 1 or claim 2,
The power module (50) radiates heat to the outer surface (F) of the casing (41) corresponding to a portion of the casing (41) of the compressor (40) exposed to the discharge gas of the compressor (40). The compressor system is characterized by being thermally connected to the casing (41).
前記スイッチング素子（13a）は、シリコンカーバイドを主材料とした半導体素子を有することを特徴とする圧縮機システム。 In any one of Claims 1-3,
The compressor system, wherein the switching element (13a) includes a semiconductor element mainly made of silicon carbide.
前記パワーモジュール（50）は、該パワーモジュール（50）の熱を前記圧縮機（40）に伝える熱伝導部材（60）を介して、前記圧縮機（40）のケーシング（41）に熱的に接続されていることを特徴とする圧縮機システム。 In any one of Claims 1-4,
The power module (50) is thermally applied to the casing (41) of the compressor (40) via a heat conduction member (60) that transmits heat of the power module (50) to the compressor (40). A compressor system characterized by being connected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016094260A JP6281595B2 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Compressor system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016094260A JP6281595B2 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Compressor system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017204911A true JP2017204911A (en) | 2017-11-16 |
| JP6281595B2 JP6281595B2 (en) | 2018-02-21 |
Family
ID=60322551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016094260A Active JP6281595B2 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Compressor system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6281595B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09153574A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and semiconductor module |
| JP2002057258A (en) * | 2000-06-01 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal conductive substrate and method of manufacturing the same, and power module |
| JP2003153552A (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arrangement structure and arrangement method for inverter, and compressor |
| JP2014093304A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Daikin Ind Ltd | Power conversion device |
| JP5634202B2 (en) * | 2010-10-05 | 2014-12-03 | 三菱電機株式会社 | Electric compressor and control device thereof |
-
2016
- 2016-05-10 JP JP2016094260A patent/JP6281595B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09153574A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and semiconductor module |
| JP2002057258A (en) * | 2000-06-01 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal conductive substrate and method of manufacturing the same, and power module |
| JP2003153552A (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arrangement structure and arrangement method for inverter, and compressor |
| JP5634202B2 (en) * | 2010-10-05 | 2014-12-03 | 三菱電機株式会社 | Electric compressor and control device thereof |
| JP2014093304A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Daikin Ind Ltd | Power conversion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6281595B2 (en) | 2018-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5206822B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5212088B2 (en) | Semiconductor module cooling device | |
| WO2016027557A1 (en) | Power conversion device | |
| US20140319673A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2016158358A (en) | Semiconductor module | |
| JP6371001B2 (en) | Power converter | |
| JP6575193B2 (en) | Power converter | |
| JP2009105389A (en) | Power module | |
| JP6615326B2 (en) | Motor drive device and air conditioner | |
| WO2016140147A1 (en) | Power semiconductor module and electric power conversion device | |
| CN114446643B (en) | Power conversion device | |
| US11464141B2 (en) | Power converter device for a vehicle, and vehicle | |
| US11956933B2 (en) | Power conversion device and motor-integrated power conversion device | |
| JP6458131B2 (en) | Air conditioner outdoor unit | |
| JP2007042796A (en) | Power semiconductor device and inverter equipment | |
| JP6143967B2 (en) | Power converter | |
| JP6281595B2 (en) | Compressor system | |
| JP2006211805A (en) | Switching device | |
| CN112313869A (en) | Power conversion device | |
| JP2007060733A (en) | Power module | |
| KR20140116911A (en) | Circuit board and electronic device | |
| JP2017204910A (en) | Compressor system | |
| JP2016101071A (en) | Semiconductor device | |
| JP5851666B1 (en) | Power converter | |
| JP6439523B2 (en) | Power converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171003 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171226 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180108 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6281595 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |