JP6340907B2

JP6340907B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6340907B2
Application number: JP2014102577A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　誠一; 誠一佐藤; 悠介福原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP2015220858A

Description

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

従来、上から下方向に、電力変換モジュール、ヒートシンク、平滑コンデンサの３層を積層した構造において、電力変換モジュールと平滑コンデンサとを、それぞれヒートシンクに接する面で取り付けることにより、電力変換モジュールと平滑コンデンサとを冷却する電力変換装置が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, in a structure in which three layers of a power conversion module, a heat sink, and a smoothing capacitor are laminated from the top to the bottom, the power conversion module and the smoothing capacitor are attached by attaching the power conversion module and the smoothing capacitor on the surface in contact with the heat sink. There is known a power conversion device that cools (see Patent Document 1).

特開２００２−３４２６８号公報JP 2002-34268 A

しかしながら、ヒートシンクと接する面が片面のみである特許文献１の構造では、特に発熱源を部品中央にもつ平滑コンデンサは熱伝達の観点からヒートシンクの冷却能力を十分に活かせないため、十分な冷却効果を得ることができない。また、高出力化に伴って発熱量が増大した場合にも、同様に十分な冷却効果を得ることができない。 However, in the structure of Patent Document 1 in which the surface in contact with the heat sink is only one side, a smoothing capacitor having a heat source at the center of the component does not fully utilize the cooling capacity of the heat sink from the viewpoint of heat transfer. Can't get. In addition, even when the amount of heat generated increases with higher output, a sufficient cooling effect cannot be obtained similarly.

本発明は、電力変換モジュール、冷却器、平滑コンデンサを備えた、より冷却効果の高い電力変換装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the power converter device with the higher cooling effect provided with the power conversion module, the cooler, and the smoothing capacitor.

本発明による電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換モジュールと、直流電力を平滑する平滑用コンデンサと、冷却器と、を備える。冷却器は、電力変換モジュールおよび平滑用コンデンサを冷却するために、冷媒が流れる冷媒流路と、電力変換モジュールおよび平滑用コンデンサの少なくとも一方の少なくとも一部を格納することができる凹部とを備える。凹部の内面における電力変換モジュールおよび平滑用コンデンサの少なくとも一方と冷媒流路との間には熱伝導材が配置される。 A power converter according to the present invention includes a power conversion module that converts DC power into AC power, a smoothing capacitor that smoothes DC power, and a cooler. In order to cool the power conversion module and the smoothing capacitor, the cooler includes a refrigerant flow path through which the refrigerant flows, and a recess that can store at least a part of at least one of the power conversion module and the smoothing capacitor. A heat conducting material is disposed between at least one of the power conversion module and the smoothing capacitor on the inner surface of the recess and the refrigerant flow path.

本発明によれば、平滑用コンデンサおよび電力変換モジュールの少なくとも一方の周囲を冷却器で覆うことで、平滑用コンデンサおよび電力変換モジュールの少なくとも一方と冷却器との熱交換量が増えるため、より高い冷却効果を得ることができる。 According to the present invention, the amount of heat exchange between at least one of the smoothing capacitor and the power conversion module and the cooler is increased by covering the periphery of at least one of the smoothing capacitor and the power conversion module with the cooler. A cooling effect can be obtained.

図１は、第１の実施形態の電力変換装置を表した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating the power conversion apparatus according to the first embodiment. 図２は、第１の実施形態の電力変換装置を表した、図１とは違う角度から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating the power conversion device according to the first embodiment, as seen from an angle different from that in FIG. 1. 図３は、図１のＡ-Ａ断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 図４は、第２の実施形態の電力変換装置を表した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the power conversion device of the second embodiment. 図５は、第２の実施形態の電力変換装置を表した、図４とは違う角度から見た斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating the power conversion device according to the second embodiment as seen from an angle different from that in FIG. 4. 図６は、図４のＢ-Ｂ断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 図７は、第３の実施形態の電力変換装置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the power conversion apparatus of the third embodiment.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電力変換装置を斜め上方から見た斜視図である。図２は、本実施形態の電力変換装置を図１とは角度を変えた斜め上方から見た斜視図である。図３は、図１のＡ-Ａ断面を表した断面斜視図である。以下、図１〜図３を参照して、その構成について説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of the power conversion apparatus according to the first embodiment as viewed obliquely from above. FIG. 2 is a perspective view of the power conversion apparatus according to the present embodiment as viewed obliquely from above at a different angle from that in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing the AA cross section of FIG. The configuration will be described below with reference to FIGS.

第１の実施形態に係る電力変換装置は、主に、電力変換モジュール１と、冷却器２と、平滑用コンデンサ３と、電気接続バスバー４と、固定用ネジ５とを備える。 The power conversion device according to the first embodiment mainly includes a power conversion module 1, a cooler 2, a smoothing capacitor 3, an electrical connection bus bar 4, and a fixing screw 5.

電力変換モジュール１は、固定用ネジ５で冷却器２の上面に固定される。また、電力変換モジュール１は、その上面に設けた電気端子１ａを介して図示しない外部電源に電気的に接続されるとともに、電気端子１ａと連続する電気接続バスバー４を介して平滑用コンデンサ３と電気的に接続される。さらに、電力変換モジュール１は、その上面に電気端子１ａとは別に設けた電気端子１ｂを介して、図示しない駆動用モータ等に接続され、上記外部電源から供給された直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ等へ供給する。 The power conversion module 1 is fixed to the upper surface of the cooler 2 with fixing screws 5. The power conversion module 1 is electrically connected to an external power source (not shown) via an electric terminal 1a provided on the upper surface thereof, and is connected to a smoothing capacitor 3 via an electric connection bus bar 4 continuous with the electric terminal 1a. Electrically connected. Further, the power conversion module 1 is connected to a driving motor or the like (not shown) via an electrical terminal 1b provided on the upper surface separately from the electrical terminal 1a, and converts the DC power supplied from the external power source into AC power. To supply to a drive motor or the like.

冷却器２には、冷媒として用いる冷却水を通水するための冷却水通水部２ｂと、冷却水を冷却水通水部２ｂに注入するための冷却水入力部２ｃと、冷却水を冷却水通水部２ｂから排出するための冷却水出力部２ｄとが設けられている。冷却器２の下部には、平滑用コンデンサ３を格納するための凹部２ａが設けられている。凹部２ａを設けることにより、冷却器２の内部に平滑用コンデンサ３を格納することができる。冷却器２を構成する材質は、伝熱性に優れた例えばアルミ二ウム等を用いるのが好ましい。冷却水は、凍結せず、腐食しにくい、例えばＬＬＣ等を用いるのが望ましい。また、冷却水の代わりに油など他の冷媒を用いても良い。 The cooler 2 includes a cooling water passage portion 2b for passing cooling water used as a refrigerant, a cooling water input portion 2c for injecting the cooling water into the cooling water passage portion 2b, and cooling the cooling water. A cooling water output part 2d for discharging from the water passage part 2b is provided. In the lower part of the cooler 2, a recess 2 a for storing the smoothing capacitor 3 is provided. By providing the recess 2 a, the smoothing capacitor 3 can be stored inside the cooler 2. As a material constituting the cooler 2, it is preferable to use, for example, aluminum having excellent heat conductivity. As the cooling water, it is desirable to use, for example, LLC or the like which is not frozen and hardly corrodes. Further, other refrigerants such as oil may be used instead of the cooling water.

平滑用コンデンサ３は、冷却器２に設けられた凹部２ａ内に配置され、固定用ネジ５で冷却器２に固定される。平滑用コンデンサ３は、直流電力を平滑する機能を有し、例えば、フィルムコンデンサ、電解コンデンサ、セラミックコンデンサ等を用いる。図１に示す例では、直方体形状の平滑用コンデンサ３の外面６面のうち、５面が冷却器２によって囲われている。 The smoothing capacitor 3 is disposed in a recess 2 a provided in the cooler 2, and is fixed to the cooler 2 with fixing screws 5. The smoothing capacitor 3 has a function of smoothing DC power, and for example, a film capacitor, an electrolytic capacitor, a ceramic capacitor, or the like is used. In the example shown in FIG. 1, five of the outer surfaces 6 of the rectangular parallelepiped smoothing capacitor 3 are surrounded by the cooler 2.

この構成に依れば、平滑用コンデンサ３と、冷却器２上面に固定された電力変換モジュール１とが、冷却器２内に設けられた冷却水通水部２ｂを挟んで配置されており、さらに冷却器２が凹部２ａ内に固定された平滑用コンデンサ３を囲うように構成されるので、平滑用コンデンサ３が接する冷却有効面積が増える。これにより、平滑コンデンサ３をより効率的に冷却することが可能となる。 According to this configuration, the smoothing capacitor 3 and the power conversion module 1 fixed to the upper surface of the cooler 2 are arranged with the cooling water passage 2b provided in the cooler 2 interposed therebetween, Further, since the cooler 2 is configured to surround the smoothing capacitor 3 fixed in the recess 2a, the effective cooling area with which the smoothing capacitor 3 contacts is increased. Thereby, the smoothing capacitor 3 can be cooled more efficiently.

以上、第１の実施形態の電力変換装置によれば、直流電力を交流電力に変換する電力変換モジュール１と、直流電力を平滑する平滑用コンデンサ３と、電力変換モジュール１および平滑用コンデンサ３を冷却する冷却器２と、を備える電力変換装置において、冷却器２は、冷却水が通水するための冷却水通水部２ｂと、平滑用コンデンサ３を格納する凹部２ａと、を備える。これにより、平滑用コンデンサ３を冷却器２で覆うため、平滑用コンデンサ３と冷却器２との熱交換量が増えるので、高い冷却効果を得ることができる。 As described above, according to the power conversion device of the first embodiment, the power conversion module 1 that converts DC power into AC power, the smoothing capacitor 3 that smoothes DC power, the power conversion module 1 and the smoothing capacitor 3 are provided. In the power conversion device including the cooler 2 to be cooled, the cooler 2 includes a cooling water passage portion 2b for allowing the cooling water to pass therethrough and a concave portion 2a for storing the smoothing capacitor 3. Thereby, since the smoothing capacitor 3 is covered with the cooler 2, the amount of heat exchange between the smoothing capacitor 3 and the cooler 2 is increased, so that a high cooling effect can be obtained.

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の電力変換装置を斜め上方から見た斜視図である。図５は、本実施形態の電力変換装置を斜め下方から見た斜視図である。図６は、図４のＢ-Ｂ断面を表した断面斜視図である。以下、図４〜図６を参照して、その構成について説明する。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a perspective view of the power conversion apparatus according to the second embodiment as viewed obliquely from above. FIG. 5 is a perspective view of the power converter according to the present embodiment as viewed obliquely from below. 6 is a cross-sectional perspective view showing a BB cross section of FIG. Hereinafter, the configuration will be described with reference to FIGS.

第２の実施形態は、第１の実施形態において説明した冷却器２から、冷却器２に設けた凹部２ａを形成する部分を分割して別部品（冷却カバー６）としたことを特徴とする。 The second embodiment is characterized in that the part that forms the recess 2a provided in the cooler 2 is divided from the cooler 2 described in the first embodiment into a separate part (cooling cover 6). .

冷却カバー６は、固定ネジ５で冷却器２に固定される。冷却カバー６が固定された冷却器２には、図４〜図６に示すとおり、平滑用コンデンサ２を配置可能な凹部２ａが形成される。 The cooling cover 6 is fixed to the cooler 2 with fixing screws 5. In the cooler 2 to which the cooling cover 6 is fixed, a recess 2a in which the smoothing capacitor 2 can be placed is formed as shown in FIGS.

冷却カバー６を構成する材質は、伝熱性に優れた例えばアルミニウム等を用いるのが好ましい。 As a material constituting the cooling cover 6, it is preferable to use, for example, aluminum having excellent heat conductivity.

この構成に依れば、第１の実施形態の電力変換装置の製造には必要であった凹部２ａを形成するための横抜き型が不要となり、冷却器２を上下型のみで作製することが可能となるため、製造コストを低減することができる。 According to this configuration, the horizontal die for forming the recess 2a, which was necessary for the manufacture of the power conversion device according to the first embodiment, is not necessary, and the cooler 2 can be manufactured using only the upper and lower dies. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

以上、第２の実施形態の電力変換装置に依れば、冷却器２が備える凹部２ａは、冷却器２と分割可能に構成される。これにより、冷却器２の形状が少なくとも製法の観点から簡単な構造になるため、部品作製が容易となる。 As mentioned above, according to the power converter device of 2nd Embodiment, the recessed part 2a with which the cooler 2 is provided is comprised so that a cooler 2 and a division | segmentation are possible. Thereby, since the shape of the cooler 2 has a simple structure at least from the viewpoint of the manufacturing method, it is easy to manufacture parts.

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の電力変換装置を、図１のＡ-Ａ断面と同様の断面において表した断面図である。 (Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the power conversion device of the third embodiment in the same cross section as the AA cross section of FIG.

本実施形態では、第１の実施形態における平滑用コンデンサ３と冷却器２の凹部２ａの内面との間の空間を熱伝導材である流体物７で充填する。 In the present embodiment, the space between the smoothing capacitor 3 and the inner surface of the recess 2a of the cooler 2 in the first embodiment is filled with the fluid 7 that is a heat conductive material.

流体物７は、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）等を配合したシリコン系の接着剤等の、熱伝導性が高いものや、固着力が高いものを用いる。 As the fluid 7, for example, a material having a high thermal conductivity or a material having a high fixing force such as a silicon-based adhesive blended with alumina (aluminum oxide) or the like is used.

この構成に依れば、平滑コンデンサ３と冷却器２との間の熱伝導率が高まるため、平滑コンデンサ３と冷却器２との間の熱伝達力が更に向上する。また、流体物７が高い固着力を有する場合は固定用ネジ５を削除することが可能となるため、コストを低減することができる。 According to this configuration, since the thermal conductivity between the smoothing capacitor 3 and the cooler 2 is increased, the heat transfer force between the smoothing capacitor 3 and the cooler 2 is further improved. Further, when the fluid 7 has a high adhering force, the fixing screw 5 can be deleted, so that the cost can be reduced.

以上、第３の実施形態の電力変換装置に依れば、平滑用コンデンサ３を格納した凹部２ａに熱伝導材を配置する。これにより、凹部２ａに配置した平滑用コンデンサ３から冷却器２への熱伝達力がより向上するので、冷却効果をさらに高めることができる。 As mentioned above, according to the power converter device of 3rd Embodiment, a heat conductive material is arrange | positioned to the recessed part 2a which stored the capacitor | condenser 3 for smoothing. Thereby, since the heat transfer force from the smoothing capacitor 3 arranged in the recess 2a to the cooler 2 is further improved, the cooling effect can be further enhanced.

本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。例えば、上述の実施形態では、凹部２ａに平滑用コンデンサ３のみを格納する例を説明したが、凹部２ａに、電力変換モジュール１のみを格納してもよいし、平滑用コンデンサ３と電力変換モジュール１の両方を格納してもよい。また、各実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, an example in which only the smoothing capacitor 3 is stored in the recess 2a has been described. However, only the power conversion module 1 may be stored in the recess 2a, or the smoothing capacitor 3 and the power conversion module may be stored. Both of 1 may be stored. Further, the embodiments can be appropriately combined within a range where no contradiction occurs.

１…電力変換モジュール
２…冷却器
２ａ…凹部
２ｂ…冷却水通水部（冷媒流路）
３…平滑用コンデンサ
６…冷却カバー（分割可能に構成された凹部）
７…流体物（熱伝導材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power conversion module 2 ... Cooler 2a ... Concave part 2b ... Cooling water flow part (refrigerant flow path)
3 ... capacitor for smoothing 6 ... cooling cover (concave portion configured to be split)
7 ... Fluid (heat conduction material)

Claims

直流電力を交流電力に変換する電力変換モジュールと、
直流電力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記電力変換モジュールおよび前記平滑用コンデンサを冷却する冷却器と、を備える電力変換装置において、
前記冷却器は、冷媒が流れる冷媒流路と、
前記電力変換モジュールおよび前記平滑用コンデンサの少なくとも一方の少なくとも一部を格納する凹部と、を備え、
前記凹部の内面における前記電力変換モジュールおよび前記平滑用コンデンサの少なくとも一方と前記冷媒流路との間に熱伝導材を配置する、
ことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion module that converts DC power to AC power;
A smoothing capacitor for smoothing DC power;
A power converter comprising: a cooler that cools the power conversion module and the smoothing capacitor;
The cooler includes a refrigerant flow path through which a refrigerant flows,
A recess for storing at least a part of at least one of the power conversion module and the smoothing capacitor,
A heat conductive material is disposed between at least one of the power conversion module and the smoothing capacitor on the inner surface of the recess and the refrigerant flow path;
The power converter characterized by the above-mentioned.

前記冷却器が備える前記凹部は、前記冷却器と分割可能に構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 The recess provided in the cooler is configured to be separable from the cooler.
The power conversion apparatus according to claim 1.