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CN113574787B - 功率转换装置和功率转换装置的制造方法 - Google Patents

功率转换装置和功率转换装置的制造方法 Download PDF

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CN113574787B
CN113574787B CN202080021216.XA CN202080021216A CN113574787B CN 113574787 B CN113574787 B CN 113574787B CN 202080021216 A CN202080021216 A CN 202080021216A CN 113574787 B CN113574787 B CN 113574787B
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power semiconductor
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capacitor
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Abstract

负极侧汇流条(41)具有电容器连接部和从树脂部(44)露出并连接到第一功率半导体模块和第二功率半导体模块(30)的直流负侧端子(103)的第一负极端子部、第二负极端子部(271)。在壳体(252)的分隔部(252b)设置有突出部(281)，该突出部(281)比第一功率半导体模块、第二功率半导体模块(30)的上表面(257)更向模塑汇流条(40)侧突出，并且与模塑汇流条(40)热耦合。突出部(281)配置在第一负极端子部(271)从树脂部(44)露出的露出部的根部(275)和第二负极端子部(271)从树脂部(44)露出的露出部的第二根部(275)之间。由此，通过增大模塑汇流条的从树脂部露出的露出部与功率半导体模块之间的空间距离和爬电距离，抑制电容器的温度上升。

Description

功率转换装置和功率转换装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种功率转换装置及功率转换装置的制造方法。
背景技术
混合动力汽车或电动汽车等车辆驱动用的功率转换装置通过在构成流路形成体的壳体内容纳构成逆变器电路的例如三相的功率半导体模块和滤波用电容器而构成。功率半导体模块的输入输出端子和滤波用电容器例如连接到模塑汇流条，信号端子连接到控制电路基板。
作为这种功率转换装置的一个示例，已知设为将模塑汇流条直接搭载在流路形成体的整个平坦的面上的结构。连接到模塑汇流条的功率半导体模块的输入输出端子的端子部在流路形成体的相反面侧从树脂部露出。模塑汇流条和流路形成体彼此接触地配置，但用构成模塑汇流条的树脂部覆盖模塑汇流条的与流路形成体接触的面。记载了根据该结构，从功率半导体模块传递到模塑汇流条的热量被流路形成体冷却，因而能够降低汇流条的温度(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-171343号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1所记载的结构中，将模塑汇流条直接搭载在流路形成体的整个平坦的面上，并以能够热传导的方式进行耦合。因此，从流路形成体的平坦的面到从汇流条端子部的树脂部露出的根部(以下称为端子部露出根部)的空间距离几乎等于模塑汇流条的厚度。此外，由于汇流条和流路形成体在汇流条的端子部露出根部的正下方的位置处连接，因此从汇流条的端子部露出根部到流路形成体的爬电距离中沿着流路形成体的平坦的面的距离几乎为零。因此，从汇流条的端子部露出根部到流路形成体的爬电距离也几乎等于模塑汇流条的厚度。即，从汇流条的端子部露出根部到流路形成体的空间距离和爬电距离是几乎等于汇流条模塑的厚度的较短距离。因此，由于功率半导体模块产生的热，汇流条变成高温，滤波电容器的温度升高，从而滤波电容器的温度可能超过耐热温度。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的第一方式，功率转换装置包括：电容器；分别具有从一面突出的输入用端子或输出用端子的第一功率半导体模块和第二功率半导体模块；壳体，该壳体具有用于容纳所述电容器的电容器容纳部、用于容纳所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的半导体模块容纳部、以及设置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块之间的分隔部；以及连接用构件，该连接用构件中将树脂部和连接导体一体地设置，并且该连接用构件被配置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面上，所述连接导体具有连接到所述电容器的电容器连接部、从所述树脂部露出并连接到所述第一功率半导体模块的所述端子的第一端子部和从所述树脂部露出并连接到所述第二功率半导体模块的所述端子的第二端子部，在所述壳体的所述分隔部设置有突出部，该突出部比所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面更向所述连接用构件侧突出，并且与所述连接用构件热耦合，所述突出部与所述连接用构件热耦合，并且配置在所述第一端子部从所述树脂部露出的露出部的第一根部和所述第二端子部从所述树脂部露出的露出部的第二根部之间。
根据本发明的第二方式，功率转换装置的制造方法包括：将电容器容纳在壳体的电容器容纳部中，并且在设置有分隔部的所述壳体的半导体模块容纳部中，将第一功率半导体模块和第二功率半导体模块容纳在所述壳体的所述分隔部的两侧，该第一功率半导体模块和第二功率半导体模块分别具有从一面突出的输入用端子或输出用端子；以及将连接用构件配置在第一功率半导体模块和第二功率半导体模块的所述一面上，该连接用构件中将树脂部和连接导体一体地设置，所述连接导体具有连接到所述电容器的电容器连接部，并且所述连接导体具有从所述树脂部露出并连接到所述第一功率半导体模块的所述端子的第一端子部和从所述树脂部露出并连接到所述第二功率半导体模块的所述端子的第二端子部，在所述分隔部设置有突出部，该突出部比所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面更向所述连接用构件侧突出，并且与所述连接用构件热耦合，将所述连接用构件配置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面上的步骤包括将所述突出部配置在所述第一端子部从所述树脂部露出的露出部的第一根部和所述第二端子部从所述树脂部露出的露出部的第二根部之间，并将所述突出部与所述连接用构件热耦合。
发明效果
根据本发明，通过增大连接用构件的从树脂部露出的露出部与功率半导体模块之间的空间距离和爬电距离，能抑制电容器的温度上升。
附图说明
图1是示出本发明的功率转换装置的电路图的一个示例的图。
图2是本发明的一个实施方式的功率转换装置的外观立体图。
图3是图2所示的功率转换装置的分解立体图。
图4是在图3所示的壳体中容纳有电容器模块、功率半导体模块和模塑汇流条的状态的立体图。
图5是图2所示的功率转换装置的V-V线剖视图。
图6是图5所示的功率转换装置的VI-VI线的一部分区域的剖视图。
图7中，图7(A)是图5所示的功率半导体模块的端子部周围的放大立体图，图7(B)是示出内置在功率半导体模块30中的电路的一个示例的电路图。
图8是从壳体的上方观察图4的俯视图。
图9中，图9(A)是图8的区域IXa的放大图，图9(B)是示出在图9(A)的区域IXb中的功率半导体模块30的各端子和各汇流条的端子部的配置的示意图。
图10是示出了图6的主要部分，并且用于说明本实施方式中的空间距离和爬电距离的图。
图11是示出图9(A)的主要部分，并且用于说明功率半导体模块的突出部在平面上的位置的图。
图12是功率转换装置和电动发电机的安装结构的俯视图。
图13是图12的XIII-XIII线剖视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图说明本发明的功率转换装置的一个实施方式。
图1是示出本发明的功率转换装置的电路图的一个示例的图。
本发明的功率转换装置能适用于混合动力用汽车和纯电动汽车。本发明的功率转换装置适用于汽车、卡车等的车辆驱动用功率转换装置，也能适用于除此以外的功率转换装置，例如电动汽车、船舶、飞机等的功率转换装置、以及用作驱动工厂设备的电动机的控制装置的工业用功率转换装置、或者驱动家庭太阳能发电系统或家用电器的电动机的控制装置中使用的家用功率转换装置。
功率转换装置200包括逆变器装置140和滤波用电容器模块500。电池136电连接到逆变器装置140。设置在电池136和逆变器装置140之间的电容器模块500对直流电流进行滤波。滤波用电容器模块500具有正极侧电容器端子506和负极侧电容器端子504。滤波用电容器模块500经由直流连接器138电连接到电池136。逆变器装置140经由直流正极侧端子314与正极侧电容器端子506连接，并且经由直流负极侧端子316与负极侧电容器端子504连接。
逆变器装置140包括逆变器电路144和控制部170。控制部170包括用于驱动控制逆变器电路144的驱动电路174、和经由信号线176向驱动电路174提供控制信号的控制电路172。逆变器装置140的输出侧与电动发电机192连接。
逆变器电路144中，与电动发电机192的电枢绕组的各相绕组相对应地设置有三相(U相、V相和W相)的上下臂串联电路150，该上下臂串联电路150由作为上臂进行动作的IGBT328和二极管156、以及作为下臂进行动作的IGBT 330和二极管166构成。这里，IGBT是绝缘栅型双极晶体管的缩写。各个上下臂串联电路150具有连接到其中点部分(中间电极169)的交流端子159。交流端子159通过交流输出侧连接导体231连接到交流连接器188。此外，交流连接器188通过中继交流连接导体241连接到电动发电机192。
上臂的IGBT 328的集电极电极153通过直流正极侧连接导体221经由正极端子157电连接到电容器模块500的正极侧电容器端子506。下臂的IGBT330的发射极电极通过直流负极侧连接导体211经由负极端子158电连接到电容器模块500的负极侧电容器端子504。
控制部170包括用于驱动控制逆变器电路144的驱动电路174、和经由信号线176向驱动电路174提供控制信号的控制电路172。IGBT328、IGBT330接收从控制部170输出的驱动信号并进行动作，并且将从电池136提供的直流电力转换为三相交流电力。该转换后得到的电力被提供给电动发电机192的电枢绕组。
IGBT 328包括集电极电极153、栅极电极154和信号用的发射极电极155。此外，IGBT 330包括集电极电极163、信号用的发射极电极165和栅极电极164。二极管156与IGBT328并联电连接。二极管166与IGBT 330并联电连接。MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶体管)可以用作开关用功率半导体元件，但是在这种情况下，不需要二极管156和二极管166。
控制电路172包括用于对IGBT 328、330的开关定时进行运算处理的微型计算机(下文中记为“微机”)。对电动发电机192所要求的目标转矩值、从上下臂串联电路150提供给电动发电机192的电枢绕组的电流值、以及电动发电机192的转子的磁极位置作为输入信息被输入到微机。目标转矩值基于从未图示出的上位的控制装置输出的指令信号。基于经由信号线182从电流传感器180输出的检测信号来检测电流值。基于从设置在电动发电机192中的旋转磁极传感器(未图示出)输出的检测信号来检测磁极位置。在本实施方式中，以检测三相的电流值的情况为例进行说明，但也可以检测两相的电流值。
图2是本发明的一个实施方式的功率转换装置的外观立体图，图3是图2所示的功率转换装置的分解立体图。
如图2所示，功率转换装置200具有由盖251、壳体252和水路盖253构成的大致长方体的壳体。盖251、壳体252和水路盖253分别由铝合金等金属形成。
如图3所示，六个功率半导体模块30、电容器模块500、模塑汇流条40、金属制构件50、控制电路基板70、基板基座81、电流传感器180和交流端子构件60容纳在由盖251和壳体252形成的空间内。在壳体252形成有用于容纳六个功率半导体模块30的半导体模块容纳部601和用于容纳电容器模块500的电容器模块容纳部602。在壳体252形成有用于冷却容纳在半导体模块容纳部601内的六个功率半导体模块30的流路(未图示出)，并且壳体252具有作为流路形成体的功能。
水路盖253通过覆盖壳体252的与盖251侧相反一侧的下表面而水密地安装在壳体252上。未图示出的输入输出管插通到水路盖253，将冷却水等制冷剂经由水路盖253提供到壳体252的流路。
将电流传感器180和交流端子构件60安装在盖251的一个侧面的相对面侧。
各个功率半导体模块30具有模块壳体31(参照图6)和端子部33(参照图7)，并且密封材料82(参照图6)缠绕在模块壳体31的外周上。金属制构件50配置在各个功率半导体模块30的上方。在金属制构件50上设置有用于插通各个功率半导体模块30的端子部33的六个开口51。
将模塑汇流条40配置在容纳于壳体252的电容器模块容纳部602的电容器模块500和容纳在半导体模块容纳部601内的功率半导体模块30上。模塑汇流条40具有多个连接端子部270(参照图9)。
控制电路基板70配置在盖251的内侧。构成图1所示的控制部170的电子部件安装在控制电路基板70上。控制电路基板70由基板基座81保持。基板基座81通过未图示出的紧固构件固定到设置在壳体252的轴套部。
图4是将电容器模块、功率半导体模块和模塑汇流条容纳在图3所示的壳体中的状态的立体图，图5是图2所示的功率转换装置的V-V线剖视图。然而，在图5中，图1中示出的盖251、控制电路基板70、基板基座81和绝缘材料46省略了图示。
如上所述，在容纳在壳体252内的电容器模块500的上方和功率半导体模块30的上方，模塑汇流条40通过紧固构件固定到壳体252。金属制构件50夹装在功率半导体模块30和模塑汇流条40之间(参照图6)。电容器模块500由多个(在图3中作为12个举例示出)电容器元件501构成。
如图5所示，模塑汇流条40具有树脂部44、负极侧汇流条41、正极侧汇流条42和交流侧汇流条43。即，模塑汇流条40是通过插入模塑成型将负极侧汇流条41、正极侧汇流条42和交流侧汇流条43作为插入构件来形成的构件。负极侧汇流条41、正极侧汇流条42和交流侧汇流条43分别相当于图1中的直流负极侧连接导体211、直流正极侧连接导体221和交流输出侧连接导体231。负极侧汇流条41和正极侧汇流条42分别连接到容纳在电容器模块容纳部602内的各个电容器元件501。此外，负极侧汇流条41、正极侧汇流条42和交流侧汇流条43连接到各个功率半导体模块30的端子部33。端子部33包括多个电源用端子和多个信号端子，其详细情况将在后面描述。
如图5所示，在壳体252上安装有电流传感器180和交流端子构件60。将中继交流汇流条61(也参照图13)安装于交流端子构件60。中继交流汇流条61相当于图1中的中继交流连接导体241。中继交流汇流条61在电流传感器180的附近延伸，并连接到交流侧汇流条43。
负极侧汇流条41和交流侧汇流条43分别具有从树脂部44露出的多个露出部41a、43a(参照图4)。如图4所示，负极侧汇流条41的露出部41a和交流侧汇流条43的露出部43a分别从树脂部44的上表面44a向内部侧凹入。换言之，在树脂部44的上表面44a与负极侧汇流条41的露出部41a或交流侧汇流条43的露出部43a之间有间隙。另一方面，正极侧汇流条42的上下表面和交流侧汇流条43的下表面被树脂部44覆盖。
图7(A)是图5所示的功率半导体模块的端子部周围的放大立体图，图7(B)是示出内置在功率半导体模块30中的电路的一个示例的电路图。
功率半导体模块30具有从模块壳体31向外部突出的端子部33。端子部33包括如下所示的多个电源用端子和多个信号端子。
如图7(B)所示，在功率半导体模块30中内置有两个IGBT 328、330和两个二极管156、166。IGBT 328和二极管156构成上臂电路。IGBT 330和二极管166构成下臂电路。
直流正极侧端子101连接到IGBT 328的集电极电极153和二极管156的阴极电极。直流负极侧端子103连接到IGBT 330的发射极电极165和二极管166的阳极电极。直流正极侧端子101分岔成2个来形成为分岔端子101a、101b，并且在功率半导体模块30的内部电连接。直流负极侧端子103分岔成2个来形成为分岔端子103a、103b，并且在功率半导体模块30的内部电连接。
在连接有IGBT328的发射极电极155和IGBT330的集电极电极163的连接点连接有二极管156的阳极电极和二极管166的阴极电极的连接点，并且连接有交流输出端子102。
IGBT 328、330的栅极电极154、164分别连接到作为信号端子的栅极端子111、121，IGBT 328、330的发射极电极155、165分别连接到作为信号端子的发射极端子112、122。
栅极端子111、121以及发射极端子112、122连接到控制部170(参照图1)。
在图7(A)中，图7(B)中未图示出的四个信号端子113、123～125是用于检测IGBT328、330的过电流和过温度的传感器信号用的端子。
图6是图5所示的功率转换装置的VI-VI线的一部分区域的剖视图。
在壳体252设置有用于容纳功率半导体模块30的半导体模块容纳部601。在壳体252，在半导体模块容纳部601内设置有分隔部252b。功率半导体模块30容纳在半导体模块容纳部601的分隔部252b的两侧。功率半导体模块30具有金属制的模块壳体31，该金属制的模块壳体31具有多个散热翅片31a。通过树脂将IGBT 328、330和二极管156、166(图6中仅图示出IGBT 328)一体化而形成的电子部件构成体32被容纳在模块壳体31内。此外，将具有图7所示的端子部33的端子集合体34容纳在模块壳体31中。电子部件构成体32和端子集合体34通过填充在模块壳体31内的树脂36固定在模块壳体31内。
将金属制构件50配置在功率半导体模块30的上部。金属制构件50通过未图示出的紧固构件固定到壳体252，并且将功率半导体模块30按压并固定到水路盖253，该水路盖253固定于壳体252的底部。虽然未图示出，但优选地，将金属制构件50形成为截面波型形状并具有弹性，将功率半导体模块30通过金属制构件50的弹性力按压在水路盖253上。
另外，可以采用将功率半导体模块30保持在壳体252的底部的结构。
在容纳有功率半导体模块30的半导体模块容纳部601内形成有冷却水等制冷剂流过的流路。密封材料82夹装在模块壳体31和壳体252之间，并且模块壳体31和壳体252具有水密结构。
将模塑汇流条40配置在金属制构件50的上部，并与金属制构件50隔开间隙。即，在金属制构件50和模塑汇流条40之间设置有空间。
功率半导体模块30的端子部33插通金属制构件50的开口51并向上延伸。虽然未图示出，但是端子部33中的作为信号端子的栅极端子111、121、发射极端子112、122、信号端子113、123～125经由基板基座81连接到设置在控制电路基板70上的布线(未图示出)。端子部33中的作为电源用端子的直流正极侧端子101、直流负极侧端子103以及作为输出用端子的交流输出端子102连接到模塑汇流条40。
图8是从壳体的上方观察图4的俯视图，图9(A)是图8的区域IXa的放大图，图9(B)是示出在图9(A)的区域IXb中的功率半导体模块30的各端子和各汇流条的端子部的配置的示意图。
如图8中所示，各功率半导体模块30被配置为夹着壳体252的分隔部252b(参照图6)而相对的一对，在半导体模块容纳部601内容纳有三个半导体模块对。
负极侧汇流条41具有在电容器模块500上延伸的主体部261和在各对功率半导体模块30之间延伸的延伸部262。一对功率半导体模块30靠近地配置，一对功率半导体模块30之间的距离较小。因此，延伸部262的宽度(与延伸方向正交的方向上的长度)小于主体部261的宽度。
虽然未示出，但正极侧汇流条42也同样地具有在电容器模块500上延伸的主体部和在各对功率半导体模块30之间延伸且宽度小于主体部的延伸部。
交流侧汇流条43还具有在各对功率半导体模块30之间延伸的延伸部264和设置在各对功率半导体模块30之间的外侧的主体部263。
如图9(A)、(B)所示，在负极侧汇流条41上形成有两对负极侧端子部271，在正极侧汇流条42上形成有两对正极侧端子部272。两对负极侧端子部271例如通过焊接连接到功率半导体模块30的直流负极侧端子103的分岔端子103a、103b。两对正极侧端子部272例如通过焊接连接到功率半导体模块30的直流正极侧端子101的分岔端子101a、101b。
此外，在交流侧汇流条43上形成有一对交流侧端子部273。一对交流侧端子部273例如通过焊接与功率半导体模块30的交流输出端子102接合。
两对负极侧端子部271、正极侧端子部272和交流侧端子部273构成模塑汇流条40的连接端子部270。绝缘材料46(参照图3)设置有用于容纳端子部271、272、273的容纳空间，各连接端子部270的各端子部271、272、273在容纳于绝缘材料46的容纳空间内的状态下被绝缘材料46覆盖。
参照图6，说明模塑汇流条40和功率半导体模块30的端子部33之间的连接结构。以下，作为代表，说明负极侧汇流条41和功率半导体模块30的直流负极侧端子103的分岔端子103a之间的连接结构。其中，下面将分岔端子103a简单地设为直流负极侧端子103。
负极侧汇流条41的各负极侧端子部271在延伸部262的宽度方向(与延伸方向正交的方向)的端部从树脂部44露出，并在根部275沿倾斜方向弯曲。负极侧端子部271在前端部与功率半导体模块30的直流负极侧端子103连接。
在上述说明中，说明了负极侧汇流条41的负极侧端子部271与功率半导体模块30的直流负极侧端子103的分岔端子103a之间的连接结构。然而，负极侧汇流条41的负极侧端子部271与直流负极侧端子103的分岔端子103b之间的接合结构也与上述相同。此外，如图9(B)所示，正极侧汇流条42的正极侧端子部272与功率半导体模块30的直流正极侧端子101的分岔端子101a和分岔端子101b之间的连接结构以及交流侧汇流条43的交流侧端子部273与功率半导体模块30的交流输出端子102之间的连接结构也与上述相同。
在壳体252的分隔部252b上形成有比功率半导体模块30的上表面257更向模塑汇流条40侧突出的突出部281。在金属制构件50和模塑汇流条40之间设置间隙，并且在图6中，举例示出为突出部281比金属制构件50的上表面更突出。然而，突出部281也可以不比金属制构件50的上表面更突出。
在突出部281和模塑汇流条40之间夹装有热传导性的油脂或片材等热传导材料282，壳体252和模塑汇流条40以能进行热传导的方式耦合，即热耦合。突出部281配置在一对功率半导体模块30之间，所述一对功率半导体模块30夹持分隔部252b而进行配置。突出部281和模塑汇流条40之间的热耦合可以是不夹装有热传导材料282，而是使突出部281和模塑汇流条40直接接触的结构。
图11是示出图9(A)的主要部分，并且用于说明功率半导体模块的突出部在平面上的位置的图。
如图11所示，功率半导体模块30的突出部281在一个功率半导体模块30的端子部33和另一个功率半导体模块30的端子部33之间平行于端子部33地进行延伸，并且在俯视时与负极侧汇流条41的延伸部262和交流侧汇流条43的延伸部264重叠地进行配置。
在功率转换装置200中，由于IGBT 328、330等功率半导体元件的发热导致功率半导体模块30变成高温，并且热量经由模塑汇流条40传导到电容器模块500。因此，电容器模块500的各个电容器元件501的温度可能升高并超过耐热温度。
在本实施方式中，构成为通过增大壳体252和模塑汇流条40之间的空间距离和爬电距离，能抑制传递到电容器模块500的热量。
以下，对此进行说明。
图10是示出了图6的主要部分，并且用于说明本实施方式中的空间距离和爬电距离的图。
在图10中，将朝向左侧的功率半导体模块30设为第一功率半导体模块30a，将朝向右侧的功率半导体模块30设为第二功率半导体模块30b。
突出部281设置在壳体252的分隔部252b的上端。突出部281的上表面281a比第一功率半导体模块、第二功率半导体模块30b的上表面257更向模塑汇流条40侧突出。因此，负极侧端子部271从模塑汇流条40的树脂部44露出的根部275与第一功率半导体模块30a、第二功率半导体模块30b之间的空间距离Cl均比模塑汇流条40直接配置在功率半导体模块30的上表面257上的结构的情况下的空间距离要大突出部281从第一功率半导体模块、第二功率半导体模块30b的上表面257突出的量。
此外，如图10中所示，设置在壳体252的分隔部252b上的突出部281配置在第一功率半导体模块30a和第二功率半导体模块30b之间。爬电距离是从突出部281到负极侧端子部271的根部275的沿着模塑汇流条40的下表面40a的水平方向上的距离和与水平方向正交的方向上的距离的总和。在本实施方式中，突出部281位于第一功率半导体模块30a的第二直流负极侧端子103和第二功率半导体模块30b的直流负极侧端子103的中间。因此，爬电距离的水平方向的距离不为零。对此，在模塑汇流条40直接配置在功率半导体模块30的上表面257上的结构中，爬电距离的水平方向上的距离几乎为零。
因此，从壳体252的突出部281到第一功率半导体模块30a的负极侧端子部271的根部275的爬电距离Cr1大于模塑汇流条40直接配置在功率半导体模块30的上表面257上的结构的情况下的爬电距离。此外，从壳体252的突出部281到第二功率半导体模块30b的负极侧端子部271的根部275的爬电距离Cr2大于模塑汇流条40直接配置在功率半导体模块30的上表面257上的结构的情况下的爬电距离。
由此，本发明的实施方式的功率转换装置200中，与以往的结构相比，能使模塑汇流条40的负极侧端子部271从树脂部44露出的根部275与功率半导体模块30之间的空间距离和爬电距离增大。因此，能减少从功率半导体模块30传递到模塑汇流条40的热量。因此，可减少从功率半导体模块30经由模塑汇流条40传递到电容器元件501的热量，抑制电容器元件501变成高温。
突出部281优选配置在第一功率半导体模块30a的直流负极侧端子103和第二功率半导体模块30b的直流负极侧端子103的中心附近。这是因为能使壳体252的突出部281与第一功率半导体模块30a的负极侧端子部271的根部275之间的爬电距离Cr1与壳体252的突出部281与第二功率半导体模块30b的负极侧端子部271的根部275之间的爬电距离Cr2大致相等。然而，如果爬电距离Cr1和爬电距离Cr2是满足例如IEC60243-1等国际标准中规定的爬电距离的位置，则突出部281的位置可以不在第一功率半导体模块30a的直流负极侧端子103和第二功率半导体模块30b的直流负极侧端子103的中心附近。
此外，优选地，设定突出部281的上表面281a的位置，以使得从负极侧端子部271的根部275到功率半导体模块30的上表面257的空间距离Cl也满足IEC60243-1等国际标准规定的空间距离。
上述内容中，举例示出功率半导体模块30的直流负极侧端子103和负极侧汇流条41的负极侧端子部271之间的连接结构。然而，功率半导体模块30的直流正极侧端子101与正极侧汇流条42的正极侧端子部272之间的连接结构以及交流侧汇流条43的交流侧端子部273与功率半导体模块30的交流输出端子102之间的连接结构也相同。
图12是功率转换装置和电动发电机的安装结构的俯视图，图13是图12中的XIII-XI II线剖视图。其中，在图12中，省略电动发电机的图示。另外，以下也参照图3～图5进行说明。
将电流传感器180和交流端子构件60安装在壳体252的形成有半导体模块容纳部601的一侧的侧部。将多个中继交流汇流条61安装在交流端子构件60上。中继交流汇流条61相当于图1的中继交流连接导体241。
中继交流汇流条61电连接到电动发电机192。中继交流汇流条61在电流传感器180的附近插通，并连接到交流侧汇流条43。安装有中继交流汇流条61的交流端子构件60与壳体252以可进行热传导的方式耦合，即热耦合。
电动发电机192在被驱动时产生较大的热量。由电动发电机192产生的热量经由中继交流汇流条61热传导到模塑汇流条40。当中继交流汇流条61变成高温时，经由交流侧汇流条43进行热传导，并且电容器模块500等功率转换装置200内的电子部件变成高温。
在本实施方式中，由于构成为使中继交流汇流条61热耦合到壳体252，所以中继交流汇流条61经由壳体252被提供制冷剂的冷却结构所冷却，能够抑制连接到模塑汇流条40的电容器模块500等功率转换装置200内的电子部件变成高温。
根据本发明的一个实施方式，达到以下效果。
(1)功率转换装置200包括电容器模块500、第一功率半导体模块、第二功率半导体模块30、具有电容器模块容纳部602和半导体模块容纳部601的壳体252、以及具有树脂部44和负极侧汇流条41的模塑汇流条40。负极侧汇流条41具有与构成电容器模块500的电容器元件501连接的电容器连接部、从树脂部44露出并与第一功率半导体模块30的直流负极侧端子103连接的第一负极侧端子部271、以及与第二功率半导体模块30的负极侧端子部271连接的第二负极侧端子部271。在壳体252的分隔部252b设置有突出部281，该突出部281比第一功率半导体模块30和第二功率半导体模块30的上表面257更向模塑汇流条40侧突出，并与模塑汇流条40热耦合，突出部281配置在第一负极侧端子部271从树脂部44露出的露出部的根部275和第二负极侧端子部271从树脂部44露出的露出部的根部275之间。因此，能够增大从负极侧汇流条41的、负极侧端子部271从树脂部44露出的根部275到功率半导体模块30的空间距离和爬电距离。也就是说，通过增大模塑汇流条40的从树脂部44露出的露出部与功率半导体模块30之间的空间距离和爬电距离，能抑制电容器的温度上升。由此，能减少从功率半导体模块30传递到模塑汇流条40的热量，并且能抑制连接到模塑汇流条40的电容器元件501变得高温。
(2)在功率半导体模块30的上表面257和模塑汇流条40之间设置有空间。由此，能够增大从负极侧端子部271从树脂部44露出的根部275到功率半导体模块30的空间距离和爬电距离。
(3)模塑汇流条40包括交流侧汇流条43，并且在从突出部281的上方观察的俯视图中，突出部281与交流侧汇流条43的一部分重叠。这样，交流侧汇流条43的交流侧端子部273也与负极侧汇流条41的负极侧端子部271同样地形成。因此，能减少从功率半导体模块30传递到模塑汇流条40的交流侧汇流条43的热量，并且能抑制连接到模塑汇流条40的电容器元件501变成高温。
(4)还具备与交流侧汇流条43连接的中继交流汇流条61，中继交流汇流条61与壳体252热耦合。因此，由连接到中继交流汇流条61的电动发电机192等外部设备产生的热量经由与中继交流汇流条61热耦合的壳体252被冷却结构冷却，从而能够抑制连接到模塑汇流条40的电容器模块500等功率转换装置200内的电子部件变成高温。
在上述一个实施方式中，正极侧汇流条42、负极侧汇流条41以及交流侧汇流条43作为插入模塑成型于树脂部44的模塑汇流条40来举例示出。然而，正极侧汇流条42、负极侧汇流条41和交流侧汇流条43可以通过螺钉、销等紧固构件来固定于树脂部44，来代替插入模塑成型。
在上述一个实施方式中，作为功率转换电路来举例示出，该功率转换电路包括具有作为三相臂电路的功能的六个功率半导体模块30。然而，本发明能应用于包括一个功率半导体模块30或三个功率半导体模块30的功率转换装置200。
在上述一个实施方式中，作为功率转换装置200，举例示出了使用了IGBT 328、330的逆变器装置。但是，也可以适用于使用了晶闸管、GTO(门极关断晶闸管：Gate Turn OffThyristor)等来代替IGBT 328、330的逆变器电路。
此外，本发明不仅适用于进行直流-交流转换的逆变器装置，还能适用于进行交流-交流转换的矩阵转换器等其它功率转换装置。
本发明不限于上述实施方式。在本发明的技术构思的范围内考虑到的其他方式也包括在本发明的范围内。
标号说明
30功率半导体模块
30a第一功率半导体模块
30b第二功率半导体模块
40模塑汇流条(连接用构件)
41负极侧汇流条(连接导体)
42正极侧汇流条(连接导体)
43交流侧汇流条(连接导体)
44树脂部
50金属制构件
200功率转换装置
211直流负极侧连接导体
221直流正极侧连接导体
231交流输出侧连接导体
241中继交流连接导体
252壳体
252b分隔部
257上表面(一面)
271负极侧端子部
272正极侧端子部
273交流侧端子部
275根部
281突出部
500电容器模块
501电容器元件(电容器)
601半导体模块容纳部
602电容器模块容纳部
C1空间距离
Cr1爬电距离
Cr2爬电距离。

Claims (7)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
电容器；
分别具有从一面突出的输入用端子或输出用端子的第一功率半导体模块和第二功率半导体模块；
壳体，该壳体具有用于容纳所述电容器的电容器容纳部、用于容纳所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的半导体模块容纳部、以及设置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块之间的分隔部；以及
连接用构件，该连接用构件中将树脂部和连接导体一体地设置，并且该连接用构件被配置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面上，
所述连接导体具有连接到所述电容器的电容器连接部、从所述树脂部露出并连接到所述第一功率半导体模块的所述端子的第一端子部和从所述树脂部露出并连接到所述第二功率半导体模块的所述端子的第二端子部，
在所述壳体的所述分隔部设置有突出部，该突出部比所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面更向所述连接用构件侧突出，并且与所述连接用构件热耦合，
所述突出部与所述连接用构件热耦合，并且配置在所述第一端子部从所述树脂部露出的露出部的第一根部和所述第二端子部从所述树脂部露出的露出部的第二根部之间。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面与所述连接用构件之间设置有空间。
3.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于，
还包括设置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面上的金属制构件，
所述空间设置在所述金属制构件和所述连接用构件之间。
4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述连接导体包括直流正极侧连接导体和直流负极侧连接导体，
在从所述突出部的上方观察的俯视时，所述突出部与所述直流正极侧连接导体的一部分或直流负极侧连接导体的一部分重叠。
5.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述连接导体包括交流输出侧连接导体，
在从所述突出部的上方观察的俯视时，所述突出部与所述交流输出侧连接导体的一部分重叠。
6.如权利要求5所述的功率转换装置，其特征在于，
还包括连接到所述交流输出侧连接导体的中继交流连接导体，
所述中继交流连接导体与所述壳体热耦合。
7.一种功率转换装置的制造方法，其特征在于，包括：
将电容器容纳在壳体的电容器容纳部中，并且在设置有分隔部的所述壳体的半导体模块容纳部中，将第一功率半导体模块和第二功率半导体模块容纳在所述壳体的所述分隔部的两侧，该第一功率半导体模块和第二功率半导体模块分别具有从一面突出的输入用端子或输出用端子；以及
将连接用构件配置在第一功率半导体模块和第二功率半导体模块的所述一面上，该连接用构件中将树脂部和连接导体一体地设置，所述连接导体具有连接到所述电容器的电容器连接部，并且所述连接导体具有从所述树脂部露出并连接到所述第一功率半导体模块的所述端子的第一端子部和从所述树脂部露出并连接到所述第二功率半导体模块的所述端子的第二端子部，
在所述分隔部设置有突出部，该突出部比所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面更向所述连接用构件侧突出，并且与所述连接用构件热耦合，
将所述连接用构件配置在所述第一功率半导体模块和所述第二功率半导体模块的所述一面上的步骤包括将所述突出部配置在所述第一端子部从所述树脂部露出的露出部的第一根部和所述第二端子部从所述树脂部露出的露出部的第二根部之间，并将所述突出部与所述连接用构件热耦合。
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