JP6451694B2 - 電力変換装置、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
直流電圧を平滑化するコンデンサ(3)と、
一対のバスバー(4)とを備え、
上記パワー端子には、上記バスバーを介して上記コンデンサに電気接続された一対の直流端子(22p,22n)と、交流負荷(81)に電気接続される交流端子(22a)とがあり、
上記複数の半導体モジュールは、上記パワー端子の厚さ方向に配列しており、
個々の上記バスバーは、上記直流端子に重ね合され該直流端子に溶接された端子接続部(40)と、複数の該端子接続部に電気接続した共通部(41)とを有し、
上記パワー端子の突出方向と上記厚さ方向との双方に直交する幅方向において互いに隣り合う複数の上記パワー端子の間に、上記共通部が配されており、一対の上記共通部の間に、これらを絶縁する絶縁部材(5)が介在し、
上記バスバーには、上記端子接続部と上記共通部との間に、これらを電気的に接続し上記端子接続部よりも熱抵抗が高い高熱抵抗部(42)が形成されている、電力変換装置(1)にある。
金属板をプレス加工し、さらに上記高熱抵抗部となる部位を折り曲げることにより、上記厚さ方向における上記直流端子との接触面(S1)側にバリ(491)が突出した上記端子接続部を有する上記バスバーを製造するバスバー製造工程と、
上記端子接続部の上記接触面と上記直流端子とを接触させる接触工程と、
上記端子接続部と上記直流端子とを溶接する溶接工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法にある。
そのため、端子接続部を直流端子に溶接するときに発生する溶接熱が、端子接続部から共通部に伝わりにくくなる。したがって、上記絶縁部材に溶接熱が伝わりにくくなり、絶縁部材の劣化を抑制することができる。そのため、一対のバスバーの絶縁性を高めることができる。
バリが突出した側とは反対側は、端子接続部の先端面がアール状(図11参照)になっているため、仮にこの面を直流端子に接触させたとすると、直流端子と端子接続部との接触面積が小さくなってしまう。そのため、高い電流を流しにくくなる。しかしながら、上記製造方法のように、端子接続部の、バリが突出した側を直流端子に接触させれば、端子接続部と直流端子との接触面積を大きくすることができる。そのため、高い電流を流すことが可能になる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図15を参照して説明する。図1に示すごとく、本形態の電力変換装置は、複数の半導体モジュール2と、コンデンサ3と、一対のバスバー4(4p,4n)とを備える。半導体モジュール2は、半導体素子20(図15参照)を内蔵する本体部21と、該本体部21から突出したパワー端子22(22p,22n,22a)とを有する。コンデンサ3は、直流電源8(図15参照)の直流電圧を平滑化するために設けられている。
パワー端子22には、上記バスバー4を介してコンデンサ3に接続した一対の直流端子22p,22nと、交流負荷81(図15参照)に電気接続される交流端子22aとがある。
そのため、端子接続部40を直流端子22に溶接するときに発生する溶接熱が、端子接続部40から共通部41に伝わりにくくなる。したがって、絶縁部材5に溶接熱が伝わりにくくなり、絶縁部材5の劣化を抑制することができる。そのため、一対のバスバー4p,4nの絶縁性を高めることができる。
端子接続部40の2つの主面S1,S2のうち、先端面49がアール状に湾曲した側の主面(非接触面S2)は、反対側の主面(接触面S1)よりも面積が小さくなりやすい。そのため、上記構成にすることにより、より面積が大きい主面(接触面S1)を直流端子22に接触させることができる。したがって、端子接続部40に、より多くの電流を流すことが可能になる。特に本形態では、バスバー4を小型化しているため、端子接続部40と直流端子22との接触面積を増やしたことによる効果は大きい。
そのため、先端面49から高熱抵抗部42までの距離を長くすることができる。したがって、先端面49を溶接したときに発生した溶接熱が、高熱抵抗部42に伝わるまでに、冷却されやすくなる。そのため、溶接熱が共通部41に伝わりにくくなり、絶縁部材5の劣化をより低減することが可能になる。
つまり、上記第1端子接続部40aには、第2端子接続部40bや第3端子接続部40cのように、突板部45が形成されていない。そのため、第1端子接続部40aは、溶接熱の移動距離が特に短い。したがって、第1端子接続部40aと共通部41との間の熱抵抗を高くし、溶接熱が共通部41に伝わりにくくした効果は大きい。
そのため、専用の絶縁部材5を用意する必要がなくなり、部品点数を低減することができる。したがって、電力変換装置1の製造コストを低減することができる。
そのため、電力変換装置1のメンテナンス性を高めることが可能になる。すなわち、仮に、半導体モジュール2が故障したとしても、締結部材18を取り外し、半導体モジュール2をバスバー4ごと交換することが可能になる。したがって、故障していないコンデンサ3を交換する必要がなくなる。
また、上記構成にすると、コンデンサ3を汎用化しやすくなる。すなわち、新たな電力変換装置1を開発する際に、コンデンサ3は変更せず、半導体モジュール2の形状や個数のみを変更することがある。この場合、半導体モジュール2に接続するバスバー4の形状を変更すれば、コンデンサ3を共通して用いることが可能になる。そのため、コンデンサ3の汎用性を高めることができる。
本形態では、高熱抵抗部42の幅を狭くしているため、上記バスバー製造工程において、高熱抵抗部42となる部位を容易に折り曲げることができる。そのため、そのため、バスバー4を容易に製造することができる。
このようにすると、端子接続部40の、バリ491が形成された側の面(接触面S1)を直流端子22p,22nに接触させ、溶接することができる。そのため、より面積が大きい面(接触面S1)を直流端子22p,22nに接触させることができ、端子接続部40に高い電流を流すことが可能になる。
本形態は、端子接続部40の形状を変更した例である。図16に示すごとく、本形態では、端子接続部40に、テーパ部401(図10参照)を形成していない。本形態の端子接続部40は、先端面49からZ方向に向かって、Y方向長さLが全て一定となるように形成されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、バスバー4の配置位置を変更した例である。図17に示すごとく、本形態では、正極バスバー4pの共通部41pを、Y方向における、交流端子22aと正極端子22pとの間に配置してある。また、負極バスバー4nの共通部41nの一部を、Y方向における、正極端子22pと負極端子22nとの間に配置してある。また、本形態では実施形態1と同様に、一対の共通部41p,41nの間に、絶縁部材5を設けてある。絶縁部材5は、コンデンサケース31と一体的に形成されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、バスバー4の配置位置を変更した例である。図18に示すごとく、本形態では、一対のバスバー4p,4nの共通部41p,41nを、Y方向における、交流端子22aと正極端子22pとの間に配置してある。また、本形態では実施形態1と同様に、一対の共通部41p,41nの間に、絶縁部材5を設けてある。絶縁部材5は、コンデンサケース31と一体的に形成されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
2 半導体モジュール
22 パワー端子
22p,22n 直流端子
3 コンデンサ
4 バスバー
40 端子接続部
41 共通部
42 高熱抵抗部
5 絶縁部材
Claims (5)
- 半導体素子(20)を内蔵した本体部(21)と、該本体部から突出したパワー端子(22)とを備える複数の半導体モジュール(2)と、
直流電圧を平滑化するコンデンサ(3)と、
一対のバスバー(4)とを備え、
上記パワー端子には、上記バスバーを介して上記コンデンサに電気接続された一対の直流端子(22p,22n)と、交流負荷(81)に電気接続される交流端子(22a)とがあり、
上記複数の半導体モジュールは、上記パワー端子の厚さ方向に配列しており、
個々の上記バスバーは、上記直流端子に重ね合され該直流端子に溶接された端子接続部(40)と、複数の該端子接続部に電気接続した共通部(41)とを有し、
上記パワー端子の突出方向と上記厚さ方向との双方に直交する幅方向において互いに隣り合う複数の上記パワー端子の間に、上記共通部が配されており、一対の上記共通部の間に、これらを絶縁する絶縁部材(5)が介在し、
上記バスバーには、上記端子接続部と上記共通部との間に、これらを電気的に接続し上記端子接続部よりも熱抵抗が高い高熱抵抗部(42)が形成されている、電力変換装置(1)。 - 上記突出方向における、個々の上記端子接続部の先端面(49)は、上記厚さ方向における上記直流端子に接続した側とは反対側がアール状に湾曲している、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記厚さ方向に配列した複数の上記端子接続部のうち、少なくとも一つの上記端子接続部は、上記高熱抵抗部を介して上記共通部に直接、接続している、請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記コンデンサは、コンデンサ素子(30)と、該コンデンサ素子を収容するコンデンサケース(31)とを備え、該コンデンサケースと上記絶縁部材とは一体的に形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置の製造方法であって、
金属板をプレス加工し、さらに上記高熱抵抗部となる部位を折り曲げることにより、上記厚さ方向における上記直流端子との接触面(S1)側にバリ(491)が突出した上記端子接続部を有する上記バスバーを製造するバスバー製造工程と、
上記端子接続部の上記接触面と上記直流端子とを接触させる接触工程と、
上記端子接続部と上記直流端子とを溶接する溶接工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法。
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