JP6457381B2 - Power converter and elevator - Google Patents

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Description

本発明は、パワー半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置、並びに電力変換装置を用いるエレベータに関する。   The present invention relates to a power conversion device using a power semiconductor switching element, and an elevator using the power conversion device.

近年、パワー半導体スイッチング素子が搭載されるパワー半導体モジュールの低損失化により、電力変換装置の小型化、すなわち高密度実装が進められている。特に、エレベータの分野においては、電力変換装置が、昇降路内や機械室内という狭い空間に設置されることから、施工作業および保守点検作業の効率化のために、高密度実装による電力変換装置の小型化が要求されている。   In recent years, power converters have been downsized, that is, high-density mounting has been promoted due to the reduction in loss of power semiconductor modules on which power semiconductor switching elements are mounted. Particularly in the field of elevators, power converters are installed in narrow spaces such as hoistways and machine rooms. Therefore, in order to improve the efficiency of construction work and maintenance inspection work, Miniaturization is required.

高密度実装が進むにつれ、パワー半導体モジュールやその冷却器の小型化に留まらず、平滑コンデンサなどの小型化も求められる。しかしながら、平滑コンデンサを小型化すると、許容リプル電流値が低下するため、平滑コンデンサの温度が上昇する。このような温度上昇は、平滑コンデンサの寿命劣化に繋がるため、平滑コンデンサを効率的に冷却する必要がある。   As high-density packaging progresses, not only miniaturization of power semiconductor modules and their coolers, but also miniaturization of smoothing capacitors and the like are required. However, when the smoothing capacitor is downsized, the allowable ripple current value decreases, and the temperature of the smoothing capacitor increases. Such a temperature rise leads to deterioration of the life of the smoothing capacitor, and therefore it is necessary to cool the smoothing capacitor efficiently.

電力変換装置を小型化しつつ平滑コンデンサを効率良く冷却する技術として、特許文献１に記載の従来技術が知られている。   As a technique for efficiently cooling the smoothing capacitor while downsizing the power converter, the conventional technique described in Patent Document 1 is known.

特許文献１に記載の従来技術では、コンバータを構成する半導体スイッチが冷却フィン上に配置され、インバータを構成する半導体スイッチが他の冷却フィン上に配置される。これら二つの冷却フィンが並設され、両冷却フィンの間に平滑コンデンサが配置される。このような配置により、電力変換装置が小型化される。また、冷却風は、各冷却フィンと平滑コンデンサを個別に通過する。これにより、各半導体スイッチと平滑コンデンサが効率良く冷却される。   In the prior art described in Patent Document 1, the semiconductor switch constituting the converter is arranged on the cooling fin, and the semiconductor switch constituting the inverter is arranged on the other cooling fin. These two cooling fins are arranged side by side, and a smoothing capacitor is disposed between the two cooling fins. Such an arrangement reduces the size of the power converter. In addition, the cooling air individually passes through each cooling fin and the smoothing capacitor. Thereby, each semiconductor switch and the smoothing capacitor are efficiently cooled.

特開２００６−８７２１２号公報（図７）Japanese Patent Laying-Open No. 2006-87212 (FIG. 7)

上記従来技術では、平滑コンデンサを通過する冷却風が、冷却フィンと平滑コンデンサの間の空間から散逸するので、平滑コンデンサを確実に冷却することが難しい。   In the above prior art, since the cooling air passing through the smoothing capacitor is dissipated from the space between the cooling fin and the smoothing capacitor, it is difficult to reliably cool the smoothing capacitor.

そこで、本発明は、小型化が可能で、かつコンデンサを確実に冷却できる電力変換装置、並びにそれを用いるエレベータを提供する。   Therefore, the present invention provides a power conversion device that can be miniaturized and can reliably cool a capacitor, and an elevator using the same.

上記課題を解決するために、本発明による電力変換装置は、第１の冷却器と、第１の冷却器に設置される第１のパワー半導体モジュールと、を含む第１の電力変換部と、第２の冷却器と、第２の冷却器に設置される第２のパワー半導体モジュールと、を含む第２の電力変換部と、第１のパワー半導体モジュールおよび第２のパワー半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサと、コンデンサを第１のパワー半導体モジュールおよび第２のパワー半導体モジュールに接続するための配線導体と、第１の電力変換部および第２の電力変換部を支持する支持部材と、を備えるものであって、コンデンサは、第１の電力変換部と第２の電力変換部との間に位置すると共に、第１の電力変換部と、第２の電力変換部と、配線導体と、支持部材とによって囲まれる空間に位置し、この空間が通風路を構成する。   In order to solve the above problem, a power conversion device according to the present invention includes a first power converter including a first cooler and a first power semiconductor module installed in the first cooler; A second power converter including a second cooler and a second power semiconductor module installed in the second cooler; electrically connected to the first power semiconductor module and the second power semiconductor module; A capacitor connected to the wiring, a wiring conductor for connecting the capacitor to the first power semiconductor module and the second power semiconductor module, and a support member for supporting the first power conversion unit and the second power conversion unit The capacitor is positioned between the first power conversion unit and the second power conversion unit, and the first power conversion unit, the second power conversion unit, and the wiring conductor And the support member Located in a space surrounded me, this space constitutes a ventilation channel.

また、本発明によるエレベータは、乗りかごおよび釣り合い錘と、昇降路内において乗りかごおよび釣り合い錘を吊る主ロープと、主ロープを駆動する巻上機と、巻上機における電動機に電力を与える電力変換装置と、を備えるものであって、電力変換装置が、上記本発明による電力変換装置である。   The elevator according to the present invention includes a car and a counterweight, a main rope that suspends the car and the counterweight in the hoistway, a hoisting machine that drives the main rope, and electric power that supplies electric power to the electric motor in the hoisting machine. The power converter is a power converter according to the present invention.

本発明によれば、コンデンサが、第１の電力変換部と、第２の電力変換部と、配線導体と、支持部材とによって囲まれる空間に位置し、この空間が通風路を構成することによって、高密度実装による小型化を可能としながらも、コンデンサを確実に冷却することができる。また、電力変換装置におけるコンデンサの寿命劣化が抑制されるので、エレベータの信頼性が向上する。   According to the present invention, the capacitor is located in a space surrounded by the first power conversion unit, the second power conversion unit, the wiring conductor, and the support member, and this space constitutes the ventilation path. In addition, it is possible to reliably cool the capacitor while enabling miniaturization by high-density mounting. Moreover, since the lifetime deterioration of the capacitor | condenser in a power converter device is suppressed, the reliability of an elevator improves.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明の実施例１である電力変換器の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例１である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 1 of this invention. 本発明の実施例１である電力変換装置の概略構成を示す正面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The front view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 1 of this invention. 実施例１の電力変換装置の回路図。The circuit diagram of the power converter device of Example 1. FIG. 実施例１における通風手段の一例を示す背面図。FIG. 3 is a rear view showing an example of ventilation means in the first embodiment. 実施例１における通風手段の一例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an example of ventilation means in the first embodiment. 実施例１における通風手段の一例を示す正面図。FIG. 3 is a front view showing an example of ventilation means in the first embodiment. 実施例１の変形例である電力変換装置の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter device which is a modification of Example 1. FIG. 実施例１の変形例である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is a modification of Example 1. FIG. 実施例１の変形例である電力変換装置の概略構成を示す正面図。The front view which shows schematic structure of the power converter device which is a modification of Example 1. FIG. 変形例における通風手段の一例を示す背面図。The rear view which shows an example of the ventilation means in a modification. 変形例における通風手段の一例を示す平面図。The top view which shows an example of the ventilation means in a modification. 変形例における通風手段の一例を示す正面図。The front view which shows an example of the ventilation means in a modification. 本発明の実施例２である電力変換装置の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 2 of this invention. 本発明の実施例２である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 2 of this invention. 実施例２の電力変換装置の回路構成を示す。The circuit structure of the power converter device of Example 2 is shown. 実施例２の変形例である電力変換装置の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter device which is a modification of Example 2. FIG. 実施例２の変形例である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is a modification of Example 2. FIG. 本発明の実施例３である電力変換装置の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 3 of this invention. 本発明の実施例３である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 3 of this invention. 本発明の実施例３である電力変換装置の概略構成を示す正面図。The front view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 3 of this invention. 本実施例３における通風手段の一例を示す背面図。The rear view which shows an example of the ventilation means in the present Example 3. FIG. 本実施例３における通風手段の一例を示す平面図。FIG. 9 is a plan view showing an example of ventilation means in the third embodiment. 本実施例３における通風手段の一例を示す正面図。The front view which shows an example of the ventilation means in the present Example 3. FIG. 本実施例３の電力変換装置の回路構成を示す。The circuit structure of the power converter device of the present Example 3 is shown. 本発明の実施例４であるエレベータの概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the elevator which is Example 4 of this invention. 本発明の実施例５である電力変換装置の概略構成を示す背面図。The rear view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 5 of this invention. 本発明の実施例５である電力変換装置の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 5 of this invention. 本発明の実施例５である電力変換装置の概略構成を示す正面図。The front view which shows schematic structure of the power converter device which is Example 5 of this invention. 本発明の実施例６である電力変換装置の概略構成を示す背面図およびＡ部斜視図。The rear view and A section perspective view which show schematic structure of the power converter device which is Example 6 of this invention.

本発明の実施例を、図面を使用して詳細に説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same constituent elements or constituent elements having similar functions.

図１ａ〜ｃは、本発明の実施例１である電力変換装置の概略構成を示す。図１ａ，１ｂおよび１ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。   1a to 1c show a schematic configuration of a power conversion device that is Embodiment 1 of the present invention. 1a, 1b and 1c are a rear view, a plan view and a front view, respectively.

本電力変換装置は、概略的に、パワー半導体モジュール１０１，４０１、コンデンサ１３１、Ｐ側配線導体１１１、Ｎ側配線導体１２１、パワー半導体モジュール１０１の冷却器１０６、パワー半導体モジュール４０１の冷却器４０６、および板状支持部材１７１から構成される。ここで、冷却器１０６，４０６は放熱用の冷却フィンを有する。また、板状支持部材１７１は、図示された電力変換装置を格納する筐体の一部や、固定板などによって構成される。   This power conversion apparatus is schematically composed of power semiconductor modules 101 and 401, a capacitor 131, a P-side wiring conductor 111, an N-side wiring conductor 121, a cooler 106 of the power semiconductor module 101, a cooler 406 of the power semiconductor module 401, And a plate-like support member 171. Here, the coolers 106 and 406 have cooling fins for heat dissipation. Further, the plate-like support member 171 is constituted by a part of a housing for storing the illustrated power conversion device, a fixed plate, or the like.

パワー半導体モジュール１０１のＰ端子１０４には、ネジ１５４を用いてＰ側配線導体１１１のＰ側配線導体端子１１４が接続される。さらに、コンデンサ１３１のコンデンサ端子１３４とＰ側配線導体１１１が接続されることにより、コンデンサ端子１３４はＰ側配線導体１１１を介してパワー半導体モジュール１０１のＰ端子１０４と接続される。   The P-side wiring conductor terminal 114 of the P-side wiring conductor 111 is connected to the P terminal 104 of the power semiconductor module 101 using a screw 154. Further, by connecting the capacitor terminal 134 of the capacitor 131 and the P-side wiring conductor 111, the capacitor terminal 134 is connected to the P terminal 104 of the power semiconductor module 101 via the P-side wiring conductor 111.

パワー半導体モジュール１０１のＮ端子１０２には、ネジ１５２を用いてＮ側配線導体１２１のＮ側配線導体端子１１２が接続される。さらにコンデンサ１３１のコンデンサ端子１３２とＮ側配線導体１２１が接続されることにより、コンデンサ端子１３２は、Ｎ側配線導体１２１を介してパワー半導体モジュール１０１のＮ端子１０２と接続される。   The N-side wiring conductor terminal 112 of the N-side wiring conductor 121 is connected to the N terminal 102 of the power semiconductor module 101 using screws 152. Further, by connecting the capacitor terminal 132 of the capacitor 131 and the N-side wiring conductor 121, the capacitor terminal 132 is connected to the N terminal 102 of the power semiconductor module 101 via the N-side wiring conductor 121.

パワー半導体モジュール４０１のＰ端子４０４には、ネジ４５４を用いてＰ側配線導体１１１のＰ側配線導体端子４１４が接続される。さらに、コンデンサ１３１のコンデンサ端子１３４とＰ側配線導体１１１が接続されることにより、コンデンサ端子１３４はＰ側配線導体１１１を介してパワー半導体モジュール４０１のＰ端子４０４と電気的に接続される。   The P-side wiring conductor terminal 414 of the P-side wiring conductor 111 is connected to the P terminal 404 of the power semiconductor module 401 using a screw 454. Further, by connecting the capacitor terminal 134 of the capacitor 131 and the P-side wiring conductor 111, the capacitor terminal 134 is electrically connected to the P terminal 404 of the power semiconductor module 401 through the P-side wiring conductor 111.

パワー半導体モジュール４０１のＮ端子４０２には、ネジ４５２を用いてＮ側配線導体１２１のＮ側配線導体端子４１２が接続される。さらにコンデンサ１３１のコンデンサ端子１３２とＮ側配線導体１２１が接続されることにより、コンデンサ端子１３２は、Ｎ側配線導体１２１を介してパワー半導体モジュール４０１のＮ端子４０２と電気的に接続される。   The N-side wiring conductor terminal 412 of the N-side wiring conductor 121 is connected to the N terminal 402 of the power semiconductor module 401 using a screw 452. Further, by connecting the capacitor terminal 132 of the capacitor 131 and the N-side wiring conductor 121, the capacitor terminal 132 is electrically connected to the N terminal 402 of the power semiconductor module 401 through the N-side wiring conductor 121.

なお、Ｐ側配線導体１１１とＮ側配線導体１２１の間は絶縁体１６１にて絶縁されている。   The P-side wiring conductor 111 and the N-side wiring conductor 121 are insulated by an insulator 161.

また、電力変換部１００は、冷却器１０６、冷却器１０６のベースに設置されるパワー半導体モジュール１０１にて構成され、電力変換部４００は、冷却器４０６と、冷却器４０６のベースに設置されるパワー半導体モジュール４０１にて構成される。板状支持部材１７１上において、電力変換部１００および４００は並設され、電力変換部１００と電力変換部４００との間の空間にコンデンサ１３１が配置される。Ｐ側配線導体１１１とＮ側配線導体１２１は、共に平板状の金属導体板からなり、絶縁体１６１を介して互いに積層される。そして、積層されたＰ側配線導体１１１とＮ側配線導体１２１は、コンデンサ１３１、およびコンデンサ１３１が配置される電力変換部１００および４００間の空間上を覆うように配置され、上述したように、パワー半導体モジュール１０１，４０１およびコンデンサ１３１に接続される。   The power conversion unit 100 includes the cooler 106 and the power semiconductor module 101 installed on the base of the cooler 106, and the power conversion unit 400 is installed on the cooler 406 and the base of the cooler 406. The power semiconductor module 401 is used. On the plate-like support member 171, the power conversion units 100 and 400 are arranged in parallel, and the capacitor 131 is disposed in a space between the power conversion unit 100 and the power conversion unit 400. Both the P-side wiring conductor 111 and the N-side wiring conductor 121 are made of a flat metal conductor plate, and are stacked on each other via an insulator 161. The laminated P-side wiring conductor 111 and N-side wiring conductor 121 are arranged so as to cover the space between the capacitor 131 and the power conversion units 100 and 400 where the capacitor 131 is arranged, as described above. The power semiconductor modules 101 and 401 and the capacitor 131 are connected.

なお、Ｐ，Ｎ側配線導体（１１１，１２１）が位置する、板状支持部材１７１の上面からの高さは、図１ａに示すように、パワー半導体モジュール（１０１，１０２）のＰ，Ｎ端子（１０４，１０２，４０４，４０２）の高さに略等しい。また、コンデンサ１３１の高さ寸法（但し、端子１３２，１３４を除く本体部分の高さ）は、各配線導体の高さよりも低く設定される。このため、各配線導体は、パワー半導体モジュール間を略最短距離で接続する。これにより、配線インダクタンスを低減できる。   The height from the upper surface of the plate-like support member 171 where the P, N side wiring conductors (111, 121) are located is the P, N terminals of the power semiconductor module (101, 102) as shown in FIG. It is approximately equal to the height of (104, 102, 404, 402). The height of the capacitor 131 (however, the height of the main body excluding the terminals 132 and 134) is set lower than the height of each wiring conductor. For this reason, each wiring conductor connects between power semiconductor modules at a substantially shortest distance. Thereby, wiring inductance can be reduced.

パワー半導体モジュール１０１は、略直方体の外形形状を有し、略矩形状の上面の一辺に沿ってＰ端子１０４およびＮ端子１０２が配置され、この一辺に対向する辺のほぼ中央に出力端子１０３が配置される。また、パワー半導体モジュール４０１も、略直方体の外形形状を有し、略矩形状の上面の一辺に沿ってＰ端子４０４およびＮ端子４０２が配置され、この一辺に対向する辺のほぼ中央に出力端子４０３が配置される。   The power semiconductor module 101 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and a P terminal 104 and an N terminal 102 are arranged along one side of a substantially rectangular upper surface, and an output terminal 103 is provided at substantially the center of the side opposite to the one side. Be placed. The power semiconductor module 401 also has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and a P terminal 404 and an N terminal 402 are arranged along one side of a substantially rectangular upper surface, and an output terminal is located at the approximate center of the side opposite to the one side. 403 is arranged.

電力変換部１００，４００は、パワー半導体モジュール１０１のＰ，Ｎ端子が配置される一辺とパワー半導体モジュール４０１のＰ，Ｎ端子が配置される一辺とが対向するように、かつ平行になる様に、対向配置される。   The power conversion units 100 and 400 are arranged so that one side where the P and N terminals of the power semiconductor module 101 are disposed and one side where the P and N terminals of the power semiconductor module 401 are opposed to each other and in parallel. Are arranged opposite to each other.

Ｐ側配線導体１１１は、略矩形状の配線部の一辺およびこの辺に対向する辺に、それぞれＰ側導体端子１１４および４１４が、配線部の対角線上に位置するように設けられる。また、Ｎ側配線導体１２１も、略矩形状の配線部の一辺およびこの辺に対向する辺に、それぞれＮ側導体端子１１２および４１２が、配線部の対角線上に位置するように設けられる。Ｐ側配線導体１１１の略矩形状の配線部とＮ側配線導体１２１の略矩形状の配線部は、ほぼ全面で重なる様に、絶縁体１６１を介して積層される。   The P-side wiring conductor 111 is provided so that P-side conductor terminals 114 and 414 are located on the diagonal line of the wiring portion on one side of the substantially rectangular wiring portion and on the side opposite to this side, respectively. In addition, the N-side wiring conductor 121 is also provided on one side of the substantially rectangular wiring portion and the side facing this side so that the N-side conductor terminals 112 and 412 are located on the diagonal line of the wiring portion, respectively. The substantially rectangular wiring portion of the P-side wiring conductor 111 and the substantially rectangular wiring portion of the N-side wiring conductor 121 are stacked via an insulator 161 so as to overlap almost the entire surface.

Ｐ側配線導体１１１の配線部において、Ｐ側配線導体端子１１４が設けられる辺の長さおよびＰ側配線導体端子４１４が設けられる辺の長さは、それぞれ、パワー半導体モジュール１０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺の長さおよびパワー半導体モジュール４０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺の長さに略等しい。また、Ｎ側配線導体１２１の配線部において、Ｎ側配線導体端子１０４が設けられる辺の長さおよびＮ側配線端子４１４が設けられる辺の長さは、それぞれ、パワー半導体モジュール１０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺の長さおよびパワー半導体モジュール４０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺の長さに略等しい。さらに、Ｐ側配線導体１１１の配線部において、Ｐ側配線導体端子１１４が設けられる辺、およびＰ側配線導体端子４１４が設けられる辺は、それぞれ、パワー半導体モジュール１０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺、およびパワー半導体モジュール４０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺と、互いに隣接し、かつ平行に配置される。また、Ｎ側配線導体１２１の配線部において、Ｎ側配線導体端子１１２が設けられる辺、およびＮ側配線端子４１２が設けられる辺は、それぞれ、パワー半導体モジュール１０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺、およびパワー半導体モジュール４０１のＰ，Ｎ端子が配置される辺と、互いに隣接し、かつ平行に配置される。従って、コンデンサ１３１が配置される電力変換部１００，４００間の空間上の略全面がＰ側配線導体１１１およびＮ側半線導体１２１によって覆われる。また、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側半線導体１２１と、パワー半導体モジュール１０１，４０１との間の隙間は少ない。   In the wiring portion of the P-side wiring conductor 111, the length of the side where the P-side wiring conductor terminal 114 is provided and the length of the side where the P-side wiring conductor terminal 414 is provided are the P and N terminals of the power semiconductor module 101, respectively. Is approximately equal to the length of the side on which the P and N terminals of the power semiconductor module 401 are arranged. In the wiring portion of the N-side wiring conductor 121, the length of the side where the N-side wiring conductor terminal 104 is provided and the length of the side where the N-side wiring terminal 414 is provided are P and N of the power semiconductor module 101, respectively. It is substantially equal to the length of the side where the terminal is arranged and the length of the side where the P and N terminals of the power semiconductor module 401 are arranged. Further, in the wiring portion of the P-side wiring conductor 111, the side where the P-side wiring conductor terminal 114 is provided and the side where the P-side wiring conductor terminal 414 is provided are arranged with the P and N terminals of the power semiconductor module 101, respectively. And the sides where the P and N terminals of the power semiconductor module 401 are arranged are adjacent to and parallel to each other. Further, in the wiring portion of the N-side wiring conductor 121, the side where the N-side wiring conductor terminal 112 is provided and the side where the N-side wiring terminal 412 is provided are respectively arranged with the P and N terminals of the power semiconductor module 101. The side and the side where the P and N terminals of the power semiconductor module 401 are arranged are arranged adjacent to and parallel to each other. Therefore, substantially the entire surface in the space between the power conversion units 100 and 400 where the capacitors 131 are disposed is covered with the P-side wiring conductor 111 and the N-side half conductor 121. Further, there are few gaps between the P-side wiring conductor 111 and the N-side half conductor 121 and the power semiconductor modules 101 and 401.

なお、本実施例１においては、同一形状且つ同一寸法のパワー半導体モジュール１０１，４０１が適用され、かつ同一形状且つ同一寸法の冷却器１０６，４０６が用いられる。このため、図１ａ〜ｃに示すように、本実施例１の電力半導体装置は、コンデンサ１３１に対して左右対称の外観を有する。   In the first embodiment, power semiconductor modules 101 and 401 having the same shape and the same size are applied, and coolers 106 and 406 having the same shape and the same size are used. For this reason, as shown in FIGS. 1A to 1C, the power semiconductor device according to the first embodiment has a symmetrical appearance with respect to the capacitor 131.

上述のような構成によれば、コンデンサ１３１が、電力変換部１００のパワー半導体モジュール１０１および冷却器１０６、電力変換部４００のパワー半導体モジュール４０１および冷却器４０６、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側配線導体１２１、並びに板状支持部材１７１によって囲まれる空間内に配置される。この空間が実質的に通風路となるので、コンデンサ１３１に十分な冷却風を当てることができる。従って、コンデンサ１３１を確実に冷却することができる。さらに、コンデンサ１３１が配置される電力変換部１００，４００間の空間上の略全面がＰ側配線導体１１１およびＮ側半線導体１２１によって覆われ、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側半線導体１２１と、パワー半導体モジュール１０１，４０１との間の隙間が少ないので、通風路を流れる冷却風は、ほぼ途中で洩れることなく、通風路を通り抜ける。従って、コンデンサの冷却効率が向上する。   According to the above configuration, the capacitor 131 includes the power semiconductor module 101 and the cooler 106 of the power conversion unit 100, the power semiconductor module 401 and the cooler 406 of the power conversion unit 400, the P-side wiring conductor 111, and the N-side wiring. It arrange | positions in the space enclosed by the conductor 121 and the plate-shaped support member 171. FIG. Since this space substantially becomes a ventilation path, sufficient cooling air can be applied to the condenser 131. Therefore, the capacitor 131 can be reliably cooled. Further, substantially the entire space in the space between the power conversion units 100 and 400 where the capacitor 131 is disposed is covered with the P-side wiring conductor 111 and the N-side half conductor 121, and the P-side wiring conductor 111 and the N-side half conductor 121. Since the gap between the power semiconductor modules 101 and 401 is small, the cooling air flowing through the ventilation path passes through the ventilation path without leaking almost halfway. Therefore, the cooling efficiency of the capacitor is improved.

なお、本実施例１においては、通風路の両端の開口部の内、一方の開口部から他方の開口部に向って、冷却風が通風路内を通る。また、同方向の冷却風が、冷却器１０６，４０６を通るように、冷却器１０６，４０６は、冷却フィンの凹凸面が通風路の開口部側において露出するように配置される。   In the first embodiment, the cooling air passes through the ventilation path from one opening to the other of the openings at both ends of the ventilation path. Further, the coolers 106 and 406 are arranged so that the uneven surface of the cooling fin is exposed on the opening side of the ventilation path so that the cooling air in the same direction passes through the coolers 106 and 406.

また、上記構成によれば、冷却器とパワー半導体モジュールとからなる電力変換部１００，４００の間にコンデンサが配置されることにより、電力変換装置の小型化あるいは高密度実装が可能になる。さらに、このような配置のもとで、端子部よりも幅の広い平板状の配線部を備えると共に、互いに積層されたＰ，Ｎ側配線導体によってパワー半導体モジュール１０１，４０１間が接続されるので、電力変換装置の主回路インダクタンスが低減される。このため、パワー半導体モジュールの高速・低損失化に伴う、跳ね上がり電圧の増加を抑えることができる。   Moreover, according to the said structure, a capacitor | condenser is arrange | positioned between the power converter parts 100 and 400 which consist of a cooler and a power semiconductor module, and size reduction or high-density mounting of a power converter device is attained. Further, under such an arrangement, the power semiconductor modules 101 and 401 are connected by the P and N side wiring conductors stacked on each other, while having a flat wiring portion wider than the terminal portion. The main circuit inductance of the power converter is reduced. For this reason, it is possible to suppress an increase in the jumping voltage due to the high speed and low loss of the power semiconductor module.

図２に、本実施例１の電力変換装置の回路構成を示す。本実施例１では、パワー半導体モジュール１０１，４０１はＭＯＳＦＥＴを格納する。一つのパワー半導体モジュール内では、２個のＭＯＳＦＥＴが直列に接続され、この直列接続の両端がそれぞれＰ，Ｎ端子に接続され、直列接続点が出力端子（図示省略）に接続される。なお、電流容量に応じて、ＭＯＳＦＥＴの並列接続を２個、直列に接続しても良い。   In FIG. 2, the circuit structure of the power converter device of the present Example 1 is shown. In the first embodiment, the power semiconductor modules 101 and 401 store MOSFETs. In one power semiconductor module, two MOSFETs are connected in series, both ends of this series connection are connected to P and N terminals, respectively, and a series connection point is connected to an output terminal (not shown). Note that two parallel connections of MOSFETs may be connected in series according to the current capacity.

図２に示すＭＯＳＦＥＴに限らず、他の半導体スイッチング素子、例えば、外付けで環流ダイオードが接続されるＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどであってもよい。   The semiconductor switching element is not limited to the MOSFET shown in FIG. 2, and may be another semiconductor switching element, for example, a MOSFET or IGBT to which a freewheeling diode is connected externally.

ここで、コンデンサ１３１について、リプル電流による温度上昇は、式（１）のように表される。   Here, with respect to the capacitor 131, the temperature rise due to the ripple current is expressed as in Expression (1).

Δｔｎ＝(Ｉｎ／Ｉ０)２×Δｔ０ … （１）
式（１）において、Δｔｎは「温度上昇」を示し、Ｉｎは「リプル電流」を示し、Ｉ０は「定格リプル電流」を示し、Δｔ０は「Ｉ０に対する温度上昇」を示す。 Δt n = (I n / I 0 ) 2 × Δt 0 (1)
In the formula (1), Δt n represents a "temperature rise", I n denotes the "ripple current", I 0 represents the "rated ripple current", Delta] t 0 indicates a "temperature rise for I 0."

式（１）が示すように、定格リプル電流に対しリプル電流が大きくなるほど温度上昇は大きくなる。従って、コンデンサ１３１が小型化して定格リプル電流が小さくなるほど、許容されるリプル電流は小さくなるので、寿命の劣化が起こり易くなる。   As shown in equation (1), the temperature rise increases as the ripple current increases with respect to the rated ripple current. Therefore, the smaller the capacitor 131 is and the smaller the rated ripple current is, the smaller the allowable ripple current is, so that the life is likely to deteriorate.

これに対し、本実施例１では、上述したように、電力変換部１００、電力変換部４００、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側配線導体１２１、並びに板状支持部材１７１によって構成される通風路内に、コンデンサ１３１が配置される。この通風路を用い、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側配線導体１２１、板状支持部材１７１の主面に沿って冷却風を送る。これによりコンデンサ１３１の温度上昇Δｔｎを抑え、コンデンサの寿命の劣化を防止できる。 On the other hand, in the first embodiment, as described above, in the ventilation path constituted by the power conversion unit 100, the power conversion unit 400, the P-side wiring conductor 111 and the N-side wiring conductor 121, and the plate-like support member 171. In addition, a capacitor 131 is disposed. Using this ventilation path, cooling air is sent along the main surfaces of the P-side wiring conductor 111, the N-side wiring conductor 121, and the plate-like support member 171. As a result, the temperature rise Δt n of the capacitor 131 can be suppressed and deterioration of the capacitor life can be prevented.

図３ａ〜ｃは、本実施例１における通風手段の一例を示す。図３ａ，３ｂおよび３ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。   3a to 3c show an example of the ventilation means in the first embodiment. 3a, 3b and 3c are a rear view, a plan view and a front view, respectively.

図３ａ〜ｃに示すように、電力変換装置の正面側において、コンデンサ１３１が配置される通風路の両端の開口部の内の一方の開口部に、ファン１８２が設けられる。これにより、コンデンサ１３１を効率的に冷却することができる。また、電力変換部１００および４００の正面側に、それぞれファン１８１，１８３が、ファン１８２の両側に並んで設けられる。これにより、電力変換部１００および４００も効率的に冷却することができる。   As shown in FIGS. 3A to 3C, a fan 182 is provided in one of the openings at both ends of the ventilation path in which the capacitor 131 is disposed on the front side of the power conversion device. Thereby, the capacitor | condenser 131 can be cooled efficiently. Fans 181 and 183 are provided on both sides of fan 182 on the front side of power conversion units 100 and 400, respectively. Thereby, the power converters 100 and 400 can also be efficiently cooled.

なお、ファン１８１，１８２，１８３は、通風路内への吸気用、通風路からの排気用のいずれでも良い。   The fans 181, 182, and 183 may be either for intake into the ventilation path or for exhaust from the ventilation path.

図４ａ〜ｃは実施例１の変形例である電力変換装置の概略構成を示す。図４ａ，４ｂおよび４ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。   4A to 4C show a schematic configuration of a power conversion device that is a modification of the first embodiment. 4a, 4b and 4c are a rear view, a plan view and a front view, respectively.

図４ａ〜ｃに示すように、コンデンサ１３１の通風路内において、電力変換部１００，４００の側面に沿って、コンデンサと電力変換部１００および４００の間に、それぞれ熱遮蔽板１７２，１７３が設けられる。熱遮蔽板１７２，１７３により、冷却器からコンデンサ１３１への輻射熱が遮られる。これにより、輻射熱によるコンデンサ１３１の温度上昇を抑制されるので、コンデンサ１３１の寿命劣化を防止できる。   As shown in FIGS. 4A to 4C, heat shielding plates 172 and 173 are provided between the capacitor and the power conversion units 100 and 400 along the side surfaces of the power conversion units 100 and 400 in the ventilation path of the capacitor 131, respectively. It is done. Radiation heat from the cooler to the condenser 131 is blocked by the heat shielding plates 172 and 173. Thereby, since the temperature rise of the capacitor 131 due to radiant heat is suppressed, the life deterioration of the capacitor 131 can be prevented.

図５ａ〜ｃは本変形例における通風手段の一例を示す。図５ａ，５ｂおよび５ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。   5a to 5c show an example of the ventilation means in this modification. 5a, 5b and 5c are a rear view, a plan view and a front view, respectively.

図５ａ〜ｃに示すように、本変形例においても、実施例１（図３ａ〜ｃ）と同様の通風手段、すなわちファン１８１，１８２および１８３を用いることができる。   As shown in FIGS. 5a to 5c, the same ventilation means as in the first embodiment (FIGS. 3a to 3c), that is, fans 181, 182 and 183 can also be used in this modification.

なお、遮蔽板１７２，１７３は、絶縁体あるいは金属などからなる。周囲の電気部品との干渉を考慮すると絶縁体が好ましく、冷却性を考慮すると金属が好ましい。金属から遮蔽板１７２，１７３に吸収される熱は、通風路を通る冷却風によって効率良く放熱される。   The shielding plates 172 and 173 are made of an insulator or metal. An insulator is preferable in consideration of interference with surrounding electrical components, and a metal is preferable in consideration of cooling performance. The heat absorbed by the shielding plates 172 and 173 from the metal is efficiently radiated by the cooling air passing through the ventilation path.

図６ａ〜ｂは、本発明の実施例２である電力変換装置の概略構成を示す。図６ａおよび６ｂは、それぞれ、背面図および平面図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。   6A and 6B show a schematic configuration of a power conversion device that is Embodiment 2 of the present invention. 6a and 6b are a rear view and a plan view, respectively. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

図６ａ〜ｂに示すように、本電力変換装置は、パワー半導体モジュール１０１，４０１、コンデンサ１３１、Ｐ側配線導体１１１、Ｎ側配線導体１２１、上下アーム配線導体１２３、配線導体間絶縁体１６１、パワー半導体モジュール１０１の冷却器１０６、パワー半導体モジュール４０１の冷却器４０６、並びに板状支持部材１７１から構成される。   6A and 6B, the power conversion device includes power semiconductor modules 101 and 401, a capacitor 131, a P-side wiring conductor 111, an N-side wiring conductor 121, an upper and lower arm wiring conductor 123, an inter-wiring conductor insulator 161, The power semiconductor module 101 includes a cooler 106, a power semiconductor module 401 cooler 406, and a plate-like support member 171.

また、電力変換部１００は、冷却器１０６、並びに冷却器１０６のベースに設置されるパワーモジュール１０１によって構成され、電力変換部４００は、冷却器４０６、並びに冷却器４０６のベースに設置されるパワーモジュール４０１によって構成される。   The power conversion unit 100 includes the cooler 106 and the power module 101 installed at the base of the cooler 106, and the power conversion unit 400 includes the power installed at the cooler 406 and the base of the cooler 406. The module 401 is configured.

ここで、パワー半導体モジュール１０１，４０１は、後述するように、ＭＯＳＦＥＴを一個、あるいはＭＯＳＦＥＴの並列接続を一個、内蔵するので、Ｐ，Ｎ端子を備えるが、出力端子は備えていない。   Here, as will be described later, the power semiconductor modules 101 and 401 include one MOSFET or one parallel connection of MOSFETs, and thus include P and N terminals, but do not include output terminals.

パワー半導体モジュール１０１のＰ端子１０４には、ネジ１５４を用いてＰ側配線導体１１１が接続される。また、パワー半導体モジュール４０１のＮ端子４０２には、ネジ４５２を用いてＮ側配線導体１２１が接続される。さらに、コンデンサ１３１のコンデンサ端子１３４とＰ側配線導体１１１が接続されることにより、コンデンサ端子１３４は、Ｐ側配線導体１１１を介してパワー半導体モジュール１０１のＰ端子１０４と電気的に接続される。また、コンデンサ１３１のコンデンサ端子１３２とＮ側配線導体１２１が接続されることにより、コンデンサ端子１３２は、Ｎ側配線導体１２１を介してパワー半導体モジュール４０１のＮ端子４０２と電気的に接続される。   A P-side wiring conductor 111 is connected to the P terminal 104 of the power semiconductor module 101 using a screw 154. The N-side wiring conductor 121 is connected to the N terminal 402 of the power semiconductor module 401 using a screw 452. Further, by connecting the capacitor terminal 134 of the capacitor 131 and the P-side wiring conductor 111, the capacitor terminal 134 is electrically connected to the P terminal 104 of the power semiconductor module 101 via the P-side wiring conductor 111. Further, by connecting the capacitor terminal 132 of the capacitor 131 and the N-side wiring conductor 121, the capacitor terminal 132 is electrically connected to the N terminal 402 of the power semiconductor module 401 through the N-side wiring conductor 121.

上下アーム配線導体１２３は、ネジ１５７によってパワー半導体モジュール１０１のソース端子１０７に接続されると共に、ネジ４５７によってパワー半導体モジュール４０１のドレイン端子４０７に接続される。これにより、パワー半導体モジュール１０１のソース端子１０７とパワー半導体モジュール４０１のドレイン端子が、上下アーム配線導体１２３を介して電気的に接続されるので、一組の上下アーム回路が構成される。   The upper and lower arm wiring conductors 123 are connected to the source terminal 107 of the power semiconductor module 101 by screws 157 and are connected to the drain terminal 407 of the power semiconductor module 401 by screws 457. As a result, the source terminal 107 of the power semiconductor module 101 and the drain terminal of the power semiconductor module 401 are electrically connected via the upper and lower arm wiring conductors 123, so that a set of upper and lower arm circuits is configured.

本実施例２におけるＰ側配線導体１１１、Ｎ側配線導体１２１および上下アーム配線導体１２３は、電力変換部１００，４００間、すなわちコンデンサ１３１が配置される空間上において、実施例１におけるＰ側配線導体１１１およびＮ側配線導体１２１と同様に、絶縁体１６１を介して互いに積層される。   The P-side wiring conductor 111, the N-side wiring conductor 121, and the upper and lower arm wiring conductors 123 in the second embodiment are arranged between the power conversion units 100 and 400, that is, in the space where the capacitor 131 is arranged, in the P-side wiring in the first embodiment. Similar to the conductor 111 and the N-side wiring conductor 121, they are stacked on each other via an insulator 161.

本実施例２においても、電力変換部１００のパワー半導体モジュール１０１および冷却器１０６、電力変換部４００のパワー半導体モジュール４０１および冷却器４０６、Ｐ側配線導体１１１とＮ側配線導体１２１および上下アーム配線導体１２３、並びに板状支持部材１７１によって囲まれる空間が通風路となるので、コンデンサ１３１を効率良く、確実に冷却することができる。なお、本実施例２の電力変換装置においても、実施例１（図３）と同様に、通風手段としてファンを設けても良い。   Also in the second embodiment, the power semiconductor module 101 and the cooler 106 of the power conversion unit 100, the power semiconductor module 401 and the cooler 406 of the power conversion unit 400, the P-side wiring conductor 111 and the N-side wiring conductor 121, and the upper and lower arm wirings. Since the space surrounded by the conductor 123 and the plate-like support member 171 becomes a ventilation path, the capacitor 131 can be cooled efficiently and reliably. In the power conversion apparatus according to the second embodiment, a fan may be provided as a ventilation means as in the first embodiment (FIG. 3).

図７に、本実施例２の電力変換装置の回路構成を示す。パワー半導体モジュール１０１，４０１は各々、１個のＭＯＳＦＥＴ素子にて構成される。なお、各パワー半導体モジュールは、その電流容量に応じて、ＭＯＳＦＥＴの並列接続１個から構成されても良い。   In FIG. 7, the circuit structure of the power converter device of the present Example 2 is shown. Each of the power semiconductor modules 101 and 401 is composed of one MOSFET element. Each power semiconductor module may be composed of one MOSFET connected in parallel according to its current capacity.

図８ａ〜ｂは実施例２の変形例である電力変換装置の概略構成を示す。図８ａおよび８ｂは、それぞれ、背面図および平面図である。   8A and 8B show a schematic configuration of a power converter that is a modification of the second embodiment. 8a and 8b are a rear view and a plan view, respectively.

図８ａ〜ｂが示すように、本変形例においては、実施例１の変形例（図４ａ〜ｃ）と同様に、熱遮蔽板１７２，１７３が設けられる。これにより、輻射熱によるコンデンサ１３１の寿命劣化が抑制できる。なお、実施例１の変形例（図５ａ〜ｃ）と同様に、通風手段としてファンを設けても良い。   As shown in FIGS. 8A and 8B, in the present modification, the heat shielding plates 172 and 173 are provided in the same manner as the modification of the first embodiment (FIGS. 4a to 4c). Thereby, the lifetime deterioration of the capacitor 131 due to radiant heat can be suppressed. In addition, you may provide a fan as a ventilation means similarly to the modification (FIGS. 5a-c) of Example 1. FIG.

実施例１，２が示すように、パワー半導体モジュールの端子の配置や回路構成に関わらず、電力変換部の間にコンデンサを配置し、パワー半導体モジュール間を積層配線導体によって接続して通風路を形成することにより、コンデンサの寿命劣化を抑制しながら、電力変換装置における高密度実装が可能となる。   As shown in Examples 1 and 2, regardless of the layout and circuit configuration of the terminals of the power semiconductor module, a capacitor is disposed between the power conversion units, and the power semiconductor modules are connected by the laminated wiring conductor to establish the ventilation path. The formation enables high-density mounting in the power conversion device while suppressing deterioration of the lifetime of the capacitor.

図９ａ〜ｃは、本発明の実施例３である電力変換装置の概略構成を示す。図９ａ，９ａおよび９ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。   9a to 9c show a schematic configuration of a power conversion apparatus that is Embodiment 3 of the present invention. 9a, 9a and 9c are a rear view, a plan view and a front view, respectively. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

図９ａ〜ｃに示すように、本電力変換装置は、実質的に、実施例１（図１）の電力変換装置を３台、図１０ｂ中、縦方向に並設したものである。但し、冷却器および配線導体並びに板状支持部材は共通化されている。これにより、電力変換部１００が３相インバータ回路を構成し、電力変換部４００が三相コンバータ回路（例えば、ＰＷＭ整流器）を構成し、コンデンサ１３１，２３１，３３１は直流リンク回路（平滑コンデンサ部）を構成する。   As shown in FIGS. 9a to 9c, the present power conversion device is substantially configured by arranging three power conversion devices of Example 1 (FIG. 1) in the vertical direction in FIG. 10b. However, the cooler, the wiring conductor, and the plate-like support member are shared. Thus, the power conversion unit 100 configures a three-phase inverter circuit, the power conversion unit 400 configures a three-phase converter circuit (for example, a PWM rectifier), and the capacitors 131, 231 and 331 are DC link circuits (smoothing capacitor units). Configure.

なお、図中、共通部分以外の各部については、実施例１の構成に対応する単位構成（一相分）ごとに、付記する符号を変えているが、図１ａ〜ｃの各部に対応する部分は、同じ構造および機能を有する。従って、本実施例３の電力変換装置は、パワー半導体モジュール１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１、コンデンサ１３１，２３１，３３１，Ｐ側配線導体１１１（共通部）、Ｐ側配線導体端子１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４、Ｎ側配線導体１２１（共通部）、Ｎ側配線導体端子１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２、パワー半導体モジュール１０１，２０１，３０１の冷却器１０６（共通部）、パワー半導体モジュール４０１，５０１，６０１の冷却器４０６（共通部）、並びに板状支持部材１７１から構成される。   In addition, about each part other than a common part in a figure, although the code | symbol to add is changed for every unit structure (for 1 phase) corresponding to the structure of Example 1, the part corresponding to each part of FIG. Have the same structure and function. Therefore, the power conversion device according to the third embodiment includes the power semiconductor modules 101, 201, 301, 401, 501, 601, the capacitors 131, 231, 331, the P-side wiring conductor 111 (common part), and the P-side wiring conductor terminal 114. , 214, 314, 414, 514, 614, N-side wiring conductor 121 (common part), N-side wiring conductor terminals 122, 222, 322, 422, 522, 622, and cooler 106 for power semiconductor modules 101, 201, 301. (Common part), cooler 406 (common part) of power semiconductor modules 401, 501, and 601 and plate-like support member 171.

本実施例３においても、電力変換部１００のパワー半導体モジュール１０１，２０１，３０１、パワー半導体モジュール１０１，２０１，３０１の冷却器１０６、電力変換部４００のパワー半導体モジュール４０１，５０１，６０１、パワー半導体モジュール４０１，５０１，６０１の冷却器４０６、Ｐ側配線導体１１１、Ｎ側配線導体１２１、並びに板状支持部材１７１によって囲まれる空間が通風路となるので、コンデンサ１３１，２３１，３３１を効率良く、確実に冷却することができる。   Also in the third embodiment, the power semiconductor modules 101, 201, and 301 of the power conversion unit 100, the cooler 106 of the power semiconductor modules 101, 201, and 301, the power semiconductor modules 401, 501, and 601 of the power conversion unit 400, and the power semiconductors. Since the space surrounded by the cooler 406, the P-side wiring conductor 111, the N-side wiring conductor 121, and the plate-like support member 171 of the modules 401, 501, and 601 becomes a ventilation path, the capacitors 131, 231, and 331 can be efficiently connected. Cooling can be ensured.

図１０ａ〜ｃは、本実施例３における通風手段の一例を示す。図１０ａ，１０ｂおよび１０ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。   10a to 10c show an example of the ventilation means in the third embodiment. 10a, 10b and 10c are a rear view, a plan view and a front view, respectively.

図１０ａ〜ｃに示すように、本実施例３においても、実施例１（図３ａ〜ｃ）と同様に、通風手段としてファン１８１，１８２，１８３を設けることができる。本実施例３においては、コンデンサ毎にファン１８２からの距離が異なるが、共通化された冷却器１０６，４０６、Ｐ，Ｎ側配線導体および板状支持部材１７１によって一つの風路が形成されるので、通風路にできる隙間が低減され、各コンデンサを確実に冷却することができる。なお、ファン１８１，１８２，１８３を設ける位置は、図１０ａに示す位置に限らず、通風路におけるコンデンサ１３１側の開口部に設けても良い。   As shown in FIGS. 10a to 10c, in the third embodiment, as in the first embodiment (FIGS. 3a to 3c), fans 181, 182 and 183 can be provided as ventilation means. In the third embodiment, the distance from the fan 182 differs for each capacitor, but one air path is formed by the common coolers 106 and 406, the P and N side wiring conductors, and the plate-like support member 171. Therefore, the gaps that can be formed in the ventilation path are reduced, and each capacitor can be reliably cooled. The positions where the fans 181, 182 and 183 are provided are not limited to the positions shown in FIG. 10a, and may be provided in the opening on the condenser 131 side in the ventilation path.

また、本実施例３（図９，１０）において、実施例１の変形例（図４，５）と同様に、熱遮蔽板を設けても良い。   In the third embodiment (FIGS. 9 and 10), a heat shielding plate may be provided as in the modification of the first embodiment (FIGS. 4 and 5).

図１１は、本実施例３の電力変換装置の回路構成を示す。なお、本図において、電力変換部１００（インバータ）における交流出力端子（１０３，２０３，３０３）、並びに電力変換部４００（コンバータ）における交流入力端子（４０３，５０３，６０３）は省略されている。   FIG. 11 shows a circuit configuration of the power conversion device according to the third embodiment. In this figure, the AC output terminals (103, 203, 303) in the power converter 100 (inverter) and the AC input terminals (403, 503, 603) in the power converter 400 (converter) are omitted.

図１１に示すように、一つのパワー半導体モジュールにおいて、２個のＭＯＳＦＥＴ素子が直列接続されて、一相分の上下アーム回路が構成される。３個のパワー半導体モジュールすなわち３相分の上下アーム回路が並列に接続されて、インバータ回路（電力変換部１００）が構成される。また、同様に、コンバータ回路（電力変換部４００）が構成される。なお、本実施例３においては、３個のコンデンサ１３１，２３１，３３１が並列接続されるが、並列数は３個に限らず、任意の個数で良い。また、複数のコンデンサが直列に接続されても良い。   As shown in FIG. 11, in one power semiconductor module, two MOSFET elements are connected in series to form an upper and lower arm circuit for one phase. Three power semiconductor modules, that is, upper and lower arm circuits for three phases are connected in parallel to constitute an inverter circuit (power conversion unit 100). Similarly, a converter circuit (power conversion unit 400) is configured. In the third embodiment, the three capacitors 131, 231 and 331 are connected in parallel. However, the number of parallel connections is not limited to three and may be any number. A plurality of capacitors may be connected in series.

なお、コンバータ回路に替えて、三相ダイオードブリッジ回路からなるダイオード整流器を用いても良い。この場合、電力変換部４００におけるパワー半導体モジュールとして、ダイオードモジュールを用いる。このダイオードモジュールは、三相ダイオードブリッジ回路における一相分に相当する、ダイオードの直列接続を格納する。   In place of the converter circuit, a diode rectifier including a three-phase diode bridge circuit may be used. In this case, a diode module is used as the power semiconductor module in the power conversion unit 400. This diode module stores a series connection of diodes corresponding to one phase in a three-phase diode bridge circuit.

図１２は、本発明の実施例４であるエレベータの概略構成を示すブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of an elevator that is Embodiment 4 of the present invention.

主ロープ１３０１の両端には、それぞれ、乗りかご１３０２および釣り合い錘１３０３が接続される。乗りかご１３０２と釣り合い錘１３０３は、主ロープ１３０１によって、図示されない昇降路内に吊られる。主ロープ１３０１は、巻上機が備える綱車（シーブ）に巻き掛けられる。巻上機が備えるモータ１１０５によって綱車が回転すると主ロープが駆動され、乗りかご１３０２が昇降路内を昇降する。   A car 1302 and a counterweight 1303 are connected to both ends of the main rope 1301, respectively. The car 1302 and the counterweight 1303 are suspended in a hoistway (not shown) by a main rope 1301. The main rope 1301 is wound around a sheave provided in the hoisting machine. When the sheave is rotated by the motor 1105 provided in the hoist, the main rope is driven, and the car 1302 moves up and down in the hoistway.

モータ１１０５としては、誘導電動機や永久磁石式同期電動機などの交流電動機が用いられる。モータ１１０５は、電力変換装置１０００から供給される交流電力によって回転駆動される。   As the motor 1105, an AC motor such as an induction motor or a permanent magnet type synchronous motor is used. The motor 1105 is rotationally driven by AC power supplied from the power converter 1000.

電力変換装置１０００において、コンバータ（ＰＷＭ整流器）１００１は、三相交流電源１１０１から、コンタクタ１１０２および交流リアクトル１１０３を介して交流電力を入力し、入力した交流電力を直流電力に変換する。さらに、インバータ１００２は、コンバータ１００１が出力する直流電力を、平滑コンデンサ１００９を介して入力し、三相交流電力に変換して、モータ１１０５へ出力する。ここで、電力変換装置１０００として、前述の実施例３（図９ａ〜ｃ，１０ａ〜ｃ）の電力変換装置が適用される。   In power converter 1000, converter (PWM rectifier) 1001 receives AC power from three-phase AC power supply 1101 via contactor 1102 and AC reactor 1103, and converts the input AC power into DC power. Further, inverter 1002 receives the DC power output from converter 1001 through smoothing capacitor 1009, converts it into three-phase AC power, and outputs it to motor 1105. Here, as the power conversion apparatus 1000, the power conversion apparatus of the above-described third embodiment (FIGS. 9a to 9c and 10a to 10c) is applied.

また、エレベータ制御装置１２００は、変換器制御装置１２０３および検出装置１２０４を備える。変換器制御装置１２０３が作成する制御信号に従って駆動回路１２０１および１２０２が出力する駆動信号により、コンバータ（ＰＷＭ整流器）１００１およびインバータ１００２を構成するパワー半導体モジュールのＭＯＳＦＥＴがオンオフスイッチングされる。これにより、三相交流電源１１０１からの三相交流電力が、可変電圧かつ可変周波数の三相交流電力に変換され、モータ１１０５が可変速駆動される。ここで、検出装置１２０４は、乗りかご１３０２、かごドア１３０５や図示しない乗り場ドアの動作状態をモニタし、これらの異常動作を検出すると、異常検知信号を変換器制御装置１２０３に送信する。変換器制御装置１２０３は、受信した異常検知信号に応じて、エレベータ動作を制御する。また、検出装置１２０４は、異常動作の種類によっては、コンタクタ１１０２を遮断し、エレベータを非常停止させる。   In addition, the elevator control device 1200 includes a converter control device 1203 and a detection device 1204. The MOSFETs of the power semiconductor modules constituting the converter (PWM rectifier) 1001 and the inverter 1002 are switched on and off by the drive signals output from the drive circuits 1201 and 1202 in accordance with the control signal created by the converter control device 1203. As a result, the three-phase AC power from the three-phase AC power source 1101 is converted into three-phase AC power having a variable voltage and a variable frequency, and the motor 1105 is driven at a variable speed. Here, the detection device 1204 monitors the operation state of the car 1302, the car door 1305, and a landing door (not shown), and transmits an abnormality detection signal to the converter control device 1203 when these abnormal operations are detected. Converter control device 1203 controls the elevator operation in accordance with the received abnormality detection signal. Moreover, the detection apparatus 1204 interrupts | blocks the contactor 1102 depending on the kind of abnormal operation | movement, and carries out an emergency stop of the elevator.

なお、コンバータ（ＰＷＭ整流器）１００１およびインバータ１００２は、変調手段として、二相変調および三相変調のいずれかを適宜選択することができる。二相変調と三相変調では、コンバータ（ＰＷＭ整流器１００１）およびインバータ１００２の電力損失量が異なるので、コンバータ（ＰＷＭ整流器１００１）およびインバータ１００２の発熱量が異なる。これに対し、変換器制御装置１２０３が、変調手段に応じてファン１２０５ａ，１２０５ｂおよび１２０５ｃ（それぞれ、図１０におけるファン１８３，１８２および１８１に相当）の回転数を制御することによって、コンバータ（ＰＷＭ整流器）１００１、インバータ１００２およびコンデンサ１００９を効率的に冷却することができる。   Converter (PWM rectifier) 1001 and inverter 1002 can appropriately select either two-phase modulation or three-phase modulation as the modulation means. In the two-phase modulation and the three-phase modulation, the converter (PWM rectifier 1001) and the inverter 1002 have different power loss amounts, and therefore the converter (PWM rectifier 1001) and the inverter 1002 have different heat generation amounts. On the other hand, the converter control device 1203 controls the rotation speed of the fans 1205a, 1205b and 1205c (corresponding to the fans 183, 182 and 181 in FIG. 10 respectively) according to the modulation means, thereby converting the converter (PWM rectifier). ) 1001, the inverter 1002, and the capacitor 1009 can be efficiently cooled.

本実施例４のエレベータによれば、実施例３の電力変換装置を適用することにより、電力変換装置におけるコンデンサの寿命劣化が抑制されるので、エレベータの故障が防止される。従って、エレベータの信頼性が向上する。   According to the elevator of the fourth embodiment, by applying the power conversion device of the third embodiment, the life deterioration of the capacitor in the power conversion device is suppressed, so that the failure of the elevator is prevented. Therefore, the reliability of the elevator is improved.

図１３は、本発明の実施例５である電力変換装置の概略構成を示す。図１３ａ，１３ａおよび１３ｃは、それぞれ、背面図、平面図および正面図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。   FIG. 13: shows schematic structure of the power converter device which is Example 5 of this invention. 13a, 13a and 13c are a rear view, a plan view and a front view, respectively. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

本実施例５においては、実施例１とは異なり、冷却風が、冷却器１０６，４０６の一方の冷却器から他方の冷却器に向い、コンデンサ１３１が配置される前述の通風路を通る。このため、冷却器１０６および４０６の冷却フィンの向きは、実施例１の方向から９０度回転した向きであり、フィンを構成する凹凸部のうち、冷却風が通る凹部が、一方の冷却器から他方の冷却器へ向かう方向に沿って配置される。従って、同方向に対して直交する冷却器の外側側面において、冷却フィンの凹凸部が露出する。さらに、コンデンサ１３１が配置される通風路の開口部は封止板１８４および１８５によって塞がれる。   In the fifth embodiment, unlike the first embodiment, the cooling air is directed from one cooler of the coolers 106 and 406 to the other cooler and passes through the above-described ventilation path in which the condenser 131 is disposed. For this reason, the direction of the cooling fins of the coolers 106 and 406 is a direction rotated by 90 degrees from the direction of the first embodiment, and among the uneven portions constituting the fin, the concave portion through which the cooling air passes is from one of the coolers. It arrange | positions along the direction which goes to the other cooler. Therefore, the uneven part of the cooling fin is exposed on the outer side surface of the cooler orthogonal to the same direction. Furthermore, the opening of the ventilation path in which the capacitor 131 is disposed is closed by the sealing plates 184 and 185.

これにより、冷却風は、一方の電力変換部の冷却器からコンデンサ１３１を通り、さらに他方の電力変換部の冷却器を通って、他方の電力変換部の冷却器の外側側面から電力変換装置外へ排出される。これにより、コンデンサ１３１、パワー半導体モジュール１０１，４０１が効率良く、確実に冷却される。   As a result, the cooling air passes from the cooler of one power converter through the condenser 131 and further through the cooler of the other power converter, and from the outer side surface of the cooler of the other power converter to the outside of the power converter. Is discharged. Thereby, the capacitor 131 and the power semiconductor modules 101 and 401 are efficiently and reliably cooled.

なお、本実施例５においては、通風手段として、一方の冷却器（図１３では冷却器１０６）の外側側面にファン１８１が設けられる。これにより、コンデンサ１３１、パワー半導体モジュール１０１，４０１の冷却効率が向上する。   In the fifth embodiment, a fan 181 is provided on the outer side surface of one cooler (the cooler 106 in FIG. 13) as a ventilation means. Thereby, the cooling efficiency of the capacitor 131 and the power semiconductor modules 101 and 401 is improved.

なお、   In addition,

図１４は、本発明の実施例６である電力変換装置の概略構成を示す。上図は、図１ａと同様の背面図であり、下図は、上図のＡ部における配線導体部を示すＡ部斜視図である。   FIG. 14: shows schematic structure of the power converter device which is Example 6 of this invention. The upper figure is a rear view similar to FIG. 1a, and the lower figure is a perspective view of part A showing the wiring conductor part in part A of the upper figure.

本実施例６においては、板状支持部材１７１の表面からコンデンサ１３１の上面までの高さが、板状支持部材１７１の表面からパワー半導体モジュール上面のＰ，Ｎ端子までの高さよりも高い。また、Ｐ，Ｎ側配線導体１１１，１１２の配線部が、パワー半導体モジュールとの接続部からコンデンサ１３１の高さ方向に立ち上がる側面部（１１１ａ，１１２ａ）を有し、この側面部が、コンデンサ１３１上に位置する矩形状の配線部に連続する。   In the sixth embodiment, the height from the surface of the plate-like support member 171 to the upper surface of the capacitor 131 is higher than the height from the surface of the plate-like support member 171 to the P and N terminals on the upper surface of the power semiconductor module. Further, the wiring portions of the P and N side wiring conductors 111 and 112 have side portions (111a and 112a) that rise in the height direction of the capacitor 131 from the connection portion with the power semiconductor module. It continues to the rectangular wiring part located on the top.

これにより、電力変換部１００のパワー半導体モジュール１０１および冷却器１０６、電力変換部４００のパワー半導体モジュール４０１および冷却器４０６、側面部（１１１ａ，１１１ｂ）を含むＰ側配線導体１１１およびＮ側配線導体１２１、並びに板状支持部材１７１によって囲まれる空間内が通風路となる。さらに、コンデンサ１３１におけるパワー半導体モジュールの上面から突出する部分の周りが、Ｐ，Ｎ側配線導体１１１，１２１の側面部１１１ａ，１２１ｂで覆われるので、Ｐ側配線導体１１１およびＮ側半線導体１２１と、パワー半導体モジュール１０１，４０１との間の隙間が少なくなるため、通風路を流れる冷却風は、ほぼ途中で洩れることなく、通風路を通り抜ける。従って、コンデンサ１３１を、効率良く、確実に冷却することができる。   Accordingly, the power semiconductor module 101 and the cooler 106 of the power conversion unit 100, the power semiconductor module 401 and the cooler 406 of the power conversion unit 400, and the P-side wiring conductor 111 and the N-side wiring conductor including the side portions (111a and 111b). 121 and the space surrounded by the plate-like support member 171 are ventilation paths. Further, since the periphery of the portion of the capacitor 131 protruding from the upper surface of the power semiconductor module is covered with the side surface portions 111a and 121b of the P and N side wiring conductors 111 and 121, the P side wiring conductor 111 and the N side half wire conductor 121 are covered. Since the gap between the power semiconductor modules 101 and 401 is reduced, the cooling air flowing through the ventilation path passes through the ventilation path without leaking almost halfway. Therefore, the capacitor 131 can be efficiently and reliably cooled.

なお、本発明は前述した実施例１〜６に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to Examples 1-6 mentioned above, Various modifications are included. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

１００，４００ … 電力変換部
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ … パワー半導体モジュール
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ … Ｎ端子
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ … 出力端子
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ … Ｐ端子
１０６，４０６ … 冷却器
１０７ … ソース端子
４０７ … ドレイン端子
１１１ … Ｐ側配線導体
１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４ … Ｐ側配線導体端子
１２１ … Ｎ側配線導体
１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２ … Ｎ側配線導体端子
１２３ … 上下アーム接続導体
１３１，２３１，３３１ … コンデンサ
１３２，１３４，２３２，２３４，３３２，３３４ … コンデンサ端子
１５２，１５４，１５７，２５２，２５４，３５２，３５４ … ネジ
４５２，４５４，４５７，５５２，５５４，６５２，６５４ … ネジ
１６１ … 絶縁体
１７１ … 板状支持部材
１７２，１７３ … 熱遮蔽板
１８１，１８２，１８３ … ファン
１０００ … 電力変換装置
１００１ … コンバータ回路
１００２ … インバータ回路
１００９ … 平滑コンデンサ
１１０１ … 三相交流電源
１１０２ … ブレーカ
１１０３ … 交流リアクトル
１１０５ … モータ
１２００ … エレベータ制御装置
１２０１，１２０２ … 駆動回路
１２０３ … 変換器制御装置
１２０４ … 検出装置
１２０５ａ，１２０５ｂ，１２０５ｃ … ファン
１３０１ … 主ロープ
１３０２ … 乗りかご
１３０３ … 釣り合い重り
１３０５ … かごドア 100, 400 ... power conversion units 101, 201, 301, 401, 501, 601 ... power semiconductor modules 102, 202, 302, 402, 502, 602 ... N terminals 103, 203, 303, 403, 503, 603 ... output terminals 104, 204, 304, 404, 504, 604 ... P terminal 106, 406 ... Cooler 107 ... Source terminal 407 ... Drain terminal 111 ... P side wiring conductor 114, 214, 314, 414, 514, 614 ... P side wiring conductor Terminal 121... N-side wiring conductor 122, 222, 322, 422, 522, 622... N-side wiring conductor terminal 123. Terminals 152, 154, 157, 252, 25 , 352, 354 ... Screws 452, 454, 457, 552, 554, 652, 654 ... Screws 161 ... Insulators 171 ... Plate-like support members 172, 173 ... Heat shield plates 181, 182, 183 ... Fan 1000 ... Power converter DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 ... Converter circuit 1002 ... Inverter circuit 1009 ... Smoothing capacitor 1101 ... Three-phase alternating current power supply 1102 ... Breaker 1103 ... AC reactor 1105 ... Motor 1200 ... Elevator control device 1201, 1202 ... Drive circuit 1203 ... Converter control device 1204 ... Detection device 1205a , 1205b, 1205c ... Fan 1301 ... Main rope 1302 ... Car 1303 ... Balance weight 1305 ... Car door

Claims (10)

第１の冷却器と、前記第１の冷却器に設置される第１のパワー半導体モジュールと、を含む第１の電力変換部と、
第２の冷却器と、前記第２の冷却器に設置される第２のパワー半導体モジュールと、を含む第２の電力変換部と、
前記第１のパワー半導体モジュールおよび前記第２のパワー半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサを前記第１のパワー半導体モジュールおよび前記第２のパワー半導体モジュールに接続するための配線導体と、
前記第１の電力変換部および前記第２の電力変換部を支持する支持部材と、
を備える電力変換装置において、
前記コンデンサは、前記第１の電力変換部と前記第２の電力変換部との間に位置し、
前記コンデンサは、前記第１の電力変換部と、前記第２の電力変換部と、前記配線導体と、前記支持部材とによって囲まれる空間に位置し、
前記空間が通風路を構成することを特徴とする電力変換装置。 A first power conversion unit including a first cooler and a first power semiconductor module installed in the first cooler;
A second power converter including a second cooler and a second power semiconductor module installed in the second cooler;
A capacitor electrically connected to the first power semiconductor module and the second power semiconductor module;
A wiring conductor for connecting the capacitor to the first power semiconductor module and the second power semiconductor module;
A support member that supports the first power converter and the second power converter;
In a power converter comprising:
The capacitor is located between the first power conversion unit and the second power conversion unit,
The capacitor is located in a space surrounded by the first power conversion unit, the second power conversion unit, the wiring conductor, and the support member,
The power conversion device, wherein the space constitutes a ventilation path. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記通風路の両端の開口部の一方の開口部から他方の開口部へ向かって、冷却風が前記通風路を通ることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The power conversion device according to claim 1, wherein cooling air passes through the ventilation path from one opening of the openings at both ends of the ventilation path toward the other opening. 請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１の冷却器と前記コンデンサとの間に位置する第１の熱遮蔽板と、
前記第２の冷却器と前記コンデンサとの間に位置する第２の熱遮蔽板と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
A first heat shielding plate located between the first cooler and the condenser;
A second heat shielding plate located between the second cooler and the condenser;
A power conversion device comprising: 請求項２または請求項３に記載の電力変換装置において、
前記一方の開口部または前記他方の開口部に設けられるファンを備えることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 2 or 3,
A power conversion device comprising a fan provided in the one opening or the other opening. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１のパワー半導体モジュールおよび前記第２のパワー半導体モジュールの各々には、半導体スイッチング素子が格納されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
Each of the first power semiconductor module and the second power semiconductor module stores a semiconductor switching element. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記通風路の両端の開口部の各々が封止板によって塞がれ、
前記第１の冷却器から前記第２の冷却器に向かう冷却風が、前記通風路を通ることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
Each of the openings at both ends of the ventilation path is blocked by a sealing plate,
Cooling air from the first cooler toward the second cooler passes through the ventilation path. 請求項６に記載の電力変換装置において、
前記第１の冷却器または前記第２の冷却器の凹凸部が露出する側面部にファンを備えることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6, wherein
A power conversion device comprising a fan on a side surface portion where the uneven portion of the first cooler or the second cooler is exposed. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記配線導体は、複数の導体板の積層体からなることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The power converter according to claim 1, wherein the wiring conductor is formed of a laminate of a plurality of conductor plates. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１の電力変換部は、前記第１の冷却器に設置される、第３のパワー半導体モジュールおよび第４のパワー半導体モジュールを備え、
前記第２の電力変換部は、前記第２の冷却器に設置される、第５のパワー半導体モジュールおよび第６のパワー半導体モジュールを備え、
前記コンデンサは、前記第３のパワー半導体モジュール、前記第４のパワー半導体モジュール、前記第５のパワー半導体モジュールおよび前記第６のパワー半導体モジュールに電気的に接続され、
前記配線導体は、前記コンデンサを、前記第３のパワー半導体モジュール、前記第４のパワー半導体モジュール、前記第５のパワー半導体モジュールおよび前記第６のパワー半導体モジュールと接続することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The first power conversion unit includes a third power semiconductor module and a fourth power semiconductor module installed in the first cooler,
The second power conversion unit includes a fifth power semiconductor module and a sixth power semiconductor module installed in the second cooler,
The capacitor is electrically connected to the third power semiconductor module, the fourth power semiconductor module, the fifth power semiconductor module, and the sixth power semiconductor module,
The wiring conductor connects the capacitor to the third power semiconductor module, the fourth power semiconductor module, the fifth power semiconductor module, and the sixth power semiconductor module. apparatus. 乗りかごおよび釣り合い錘と、
昇降路内において前記乗りかごおよび前記釣り合い錘を吊る主ロープと、
前記主ロープを駆動する巻上機と、
前記巻上機における電動機に電力を与える電力変換装置と、
を備えるエレベータにおいて、
前記電力変換装置が、請求項９に記載の電力変換装置であることを特徴とするエレベータ。 With a car and counterweight,
A main rope for suspending the car and the counterweight in the hoistway;
A hoist that drives the main rope;
A power converter for supplying power to the electric motor in the hoisting machine;
In an elevator comprising
The said power converter device is a power converter device of Claim 9, The elevator characterized by the above-mentioned.
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