JP2023180525A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1実施形態による電力変換装置について図1から図4を用いて説明する。まず、本実施形態による電力変換装置1Aの概略構成について図1及び図2を用いて説明する。以下、電力変換装置1Aの説明の便宜上、第一絶縁部材の厚さ方向を「z方向」と称する。また、キャパシタ及び半導体モジュールが対向する対向方向を「x方向」と称する。さらに、z方向及びx方向の双方に対して直交する方向を「y方向」と称する。
図1は、本実施形態による電力変換装置1Aの外観を模式的に示す斜視図である。図2は、電力変換装置1Aに備えられたキャパシタ2A及び半導体モジュール3Aの嵌合部11Aの近傍を拡大して示す模式図である。図2では、理解を容易にするため、キャパシタ2Aに設けられた第一バスバ21A及び半導体モジュール3Aに設けられた第二バスバ31Aは、y方向の中心を通りx方向に沿って切断した切断面が図示されている。
次に、本実施形態による電力変換装置1Aの作用効果について、図1及び図2を参照しつつ図3を用いて説明する。図3(a)は、対向配置された平行導体に生じる寄生インダクタンスを説明する図である。図3(b)は、電力変換装置1Aにおける電力の供給経路を模式的に示す図である。
本実施形態の変形例による電力変換装置1Aaについて図4を用いて説明する。本変形例による電力変換装置1Aaは、第一絶縁部材213の位置が異なる点を除いて、本実施形態による電力変換装置1Aと同様の構成を有している。本変形例による電力変換装置1Aaの説明に当たって、本実施形態による電力変換装置1Aの構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。図4は、本変形例による電力変換装置1Aaに備えられたキャパシタ2Aa及び半導体モジュール3Aの嵌合部を拡大して示す模式図である。図3では、理解を容易にするため、キャパシタ2Aaに設けられた第一バスバ21Aa及び半導体モジュール3Aに設けられた第二バスバ31Aは、y方向の中心を通りx方向に沿って切断した切断面が図示されている。
本発明の第2実施形態による電力変換装置について図5を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置1Bの説明に当たって、上記第1実施形態による電力変換装置1Aの構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。図5は、本実施形態による電力変換装置1Bに備えられたキャパシタ2B及び半導体モジュール3Bの嵌合部11Bの近傍を拡大して示す模式図である。図5では、理解を容易にするため、キャパシタ2Bに設けられた第一バスバ21B及び半導体モジュール3Bに設けられた第二バスバ31Bは、y方向(図1参照)の中心を通りx方向に沿って切断した切断面が図示されている。
本発明の第3実施形態による電力変換装置について図6及び図7を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置1Cの説明に当たって、上記第1実施形態による電力変換装置1Aの構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。図6は、本実施形態による電力変換装置1Cに備えられたキャパシタ2C及び半導体モジュール3Cの嵌合部11Cの近傍を拡大して示す模式図である。図6では、理解を容易にするため、キャパシタ2Cに設けられた第一バスバ21C及び半導体モジュール3Cに設けられた第二バスバ31Cは、y方向(図1参照)の中心を通りx方向に沿って切断した切断面が図示されている。
本発明の第3実施形態による電力変換装置について図8を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置1Dの説明に当たって、上記第2実施形態による電力変換装置1Bの構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。図8は、本実施形態による電力変換装置1Dに備えられたキャパシタ2D及び半導体モジュール3Bの嵌合部11Dの近傍を拡大して示す模式図である。図8では、理解を容易にするため、キャパシタ2Dに設けられた第一バスバ21D及び半導体モジュール3Bに設けられた第二バスバ31Bは、y方向(図1参照)の中心を通りx方向に沿って切断した切断面が図示されている。
本発明の第5実施形態による電力変換装置について図9及び図10を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置1Eの説明に当たって、上記第1実施形態による電力変換装置1Aの構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。
dc=(d3/2)×2 ・・・(1)
d1≧dn+dc ・・・(2)
かつ
d1>d2≧dc ・・・(3)
2A,2Aa,2B,2C,2D,2E キャパシタ
3A,3B,3C,3E 半導体モジュール
8 電源装置
11A,11B,11C,11D 嵌合部
21A,21Aa,21B,21C,21D,21E 第一バスバ
21Eh 第一貫通孔
22,32 モールド樹脂
24 電極部
31A,31B,31C,31E 第二バスバ
31Eh 第二貫通孔
41 支持部材
51 ねじ
52 ワッシャ
61 冷却体
71 第三絶縁部材
91,9292 導体
93 交流電源
94 抵抗素子
211,215 正極端子
211h,212h,213h,311h,312h,313h 孔部
212,216 負極端子
213 第一絶縁部材
213a,217a 表面
213b,217b 裏面
214 第一間隙
217 第一絶縁部材
241 正極側電極
242 負極側電極
243 電極側間隙
311,315 正極入力端子
312,316,321 負極入力端子
313,317 第二絶縁部材
313c,317c 接触面
314 第二間隙
411 突起部
412 穴部
d1,d2 直径
d3 差分
dc 絶縁距離
IP 電流経路
L1A,L1B,L1C,L1D 対向距離
Q スイッチング素子
Claims (12)
- 正極端子、前記正極端子と第一間隙を設けて対向配置された負極端子、及び前記第一間隙に配置された第一絶縁部材を有し、かつ露出して配置された第一バスバを有するキャパシタと、
前記正極端子に重ね合わせて接続された正極入力端子、前記正極入力端子と第二間隙を設けて対向配置され前記負極端子に重ね合わせて接続された負極入力端子、及び前記正極入力端子及び前記負極入力端子の間に配置されて前記第一絶縁部材の表面及び裏面の一方に接触する接触面を有する第二絶縁部材を有し、かつ露出して配置され前記第一バスバと嵌合された第二バスバを有する半導体モジュールと
を備える電力変換装置。 - 前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記正極端子及び前記負極端子は、前記キャパシタ及び前記半導体モジュールが対向する対向方向において、前記正極入力端子及び前記負極入力端子よりも長い長さを有し、
前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記正極端子及び前記負極端子は、前記対向方向において、前記正極入力端子及び前記負極入力端子よりも短い長さを有する
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記正極入力端子及び前記負極入力端子は、前記対向方向において互いに異なる長さを有し、
前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記正極端子及び前記負極端子は、前記対向方向において互いに異なる長さを有する
請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記第二絶縁部材は、前記正極入力端子及び前記負極入力端子のうちの前記対向方向における長さの短い端子に接触し、かつ前記第一絶縁部材は、前記正極端子及び前記負極端子のうちの前記第二絶縁部材が接触している端子とは逆極性の端子に接触し、
前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記第一絶縁部材は、前記正極端子及び前記負極端子のうちの前記対向方向における長さの短い方に接触し、かつ前記第二絶縁部材は、前記正極入力端子及び前記負極入力端子のうちの前記第一絶縁部材が接触している端子とは逆極性の端子に接触している
請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記第二間隙の長さは、前記第一バスバの厚さで決定され、
前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合、前記第一間隙の長さは、前記第二バスバの厚さで決定されている
請求項1から4までのいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 絶縁性材料で形成され、嵌合された状態の前記第一バスバ及び第二バスバを支持する支持部材を備える
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第一バスバは、前記正極端子、前記負極端子及び前記第一絶縁部材を貫通する第一貫通孔を有し、
前記第二バスバは、前記第一バスバと嵌合した状態で前記第一貫通孔と重なって配置されて前記正極入力端子、前記負極入力端子及び前記第二絶縁部材を貫通する第二貫通孔を有し、
前記支持部材は、前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔の少なくとも一方に挿入される突起部を有する
請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔は、前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合した状態で、前記正極端子、前記負極端子、前記正極入力端子及び前記負極入力端子において同径、前記第一絶縁部材及び前記第二絶縁部材において同径、かつ同心を有し、
前記支持部材は、前記突起部に形成されて前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔と同心の穴部を有し、
前記第一バスバ及び前記第二バスバは、前記第一貫通孔、前記第二貫通孔及び前記穴部に挿入されたねじによって前記支持部材にねじ止めされている
請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記第一貫通孔は、前記正極端子及び前記負極端子よりも前記第一絶縁部材において短い直径を有し、
前記第二貫通孔は、前記正極入力端子及び前記負極入力端子よりも前記第二絶縁部材において短い直径を有し、
前記正極端子及び前記負極端子における前記第一貫通孔の直径並びに前記正極入力端子及び前記負極入力端子における前記第二貫通孔の直径をd1とし、
前記第一絶縁部材における前記第一貫通孔の直径及び前記第二絶縁部材における前記第二貫通孔の直径をd2とし、
前記正極端子及び前記負極端子における前記第一貫通孔の直径と前記第一絶縁部材における前記第一貫通孔の直径との差分並びに前記正極入力端子及び前記負極入力端子における前記第二貫通孔の直径と前記第二絶縁部材における前記第二貫通孔の直径との差分をd3とし、
前記ねじの直径をdnとし、
前記第一バスバ及び前記第二バスバと前記ねじとの絶縁距離をdcとすると、
dc=(d3/2)×2、
d1≧dn+dc
かつ
d1>d2≧dc
の関係を満たす
請求項8に記載の電力変換装置。 - 絶縁性材料で形成された第三絶縁部材を備え、
前記第三絶縁部材は、前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合は前記第二バスバと前記ねじとの間に配置され、前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合は前記第一バスバと前記ねじとの間に配置される
請求項8に記載の電力変換装置。 - 絶縁性材料で形成された第三絶縁部材を備え、
前記第三絶縁部材は、前記第一バスバが前記第二間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合は前記第二バスバと前記ねじとの間に配置され、前記第二バスバが前記第一間隙に挿入されて前記第一バスバ及び前記第二バスバが嵌合している場合は前記第一バスバと前記ねじとの間に配置される
請求項9に記載の電力変換装置。 - 前記半導体モジュールは、前記支持部材に接触して配置されて前記半導体モジュールを冷却する冷却体を有する
請求項6から11までのいずれか一項に記載の電力変換装置。
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