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公開番号2022074617
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-18
出願番号2020184796
出願日2020-11-05
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人特許業務法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20220511BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換装置の平面方向の小型化を図るとともに、振動によるたわみを抑制し耐振動性を向上させる。
【解決手段】電力変換装置1は、冷却器10の冷却面11に搭載されたパワーモジュール20と、プリント基板40のC面40aとS面40bにそれぞれ搭載された第一のコンデンサ30aと第二のコンデンサ30bとを備えている。第一のコンデンサ30aは第二のコンデンサ30bよりも冷却要求が高い種類のものである。プリント基板40は、C面40aを冷却面11の側として冷却面11と対向配置され、第一のコンデンサ30aは冷却面11と熱的に接続される。これにより、全てのコンデンサを冷却面11と熱的に接続する場合と比較して冷却面11の面積及びプリント基板40の面積を低減することができる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
冷媒流路を有し少なくとも一つの面が冷却面として形成された冷却器と、
前記冷却面に搭載されたパワーモジュールと、
配線パターンが形成された配線層を2層以上有するプリント基板と、
前記プリント基板に搭載されたコンデンサと、を備え、
前記コンデンサは第一のコンデンサと第二のコンデンサとを含み、前記第一のコンデンサは前記第二のコンデンサよりも冷却要求が高い種類のものであり、
前記プリント基板は前記冷却面と対向配置され、前記プリント基板の前記冷却面の側の面を第一面、前記第一面と反対側の面を第二面とするとき、
前記第一のコンデンサは前記第一面に搭載されて前記冷却面と熱的に接続され、前記第二のコンデンサは前記第二面に搭載されることを特徴とする電力変換装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記第一のコンデンサ及び前記第二のコンデンサは、平滑コンデンサであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記第一のコンデンサは、前記第二のコンデンサよりも発熱量が大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第一のコンデンサは、前記第二のコンデンサよりも容量が大きいことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記第一のコンデンサは、前記第二のコンデンサよりも誘電正接が大きいことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサは、同条件で使用したときの寿命に差があるものであり、
前記第一のコンデンサが前記第一面に搭載されて前記冷却面と熱的に接続されると共に前記第二のコンデンサが前記第二面に搭載されることにより、前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサの寿命の差は、同条件で使用したときの寿命の差よりも小さくなることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記冷却器は、前記冷却面に形成された凹部を備え、
前記冷却面は、前記凹部の底部である第二の冷却面と、前記凹部の側壁部の頂部である第三の冷却面とを含み、
前記プリント基板は前記第三の冷却面に固定されて前記第三の冷却面と熱的に接続され、
前記第一のコンデンサは前記凹部の内部に配置されて前記第二の冷却面と熱的に接続されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記冷却器は、前記側壁部の内部に前記冷媒流路を有することを特徴とする請求項7記載の電力変換装置。
【請求項9】
複数の前記第一のコンデンサが前記凹部の内部に配置され、前記複数の第一のコンデンサの一部または全部は、前記第二の冷却面及び前記側壁部の側面と熱的に接続されることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記プリント基板と前記第三の冷却面との間に配置された伝熱部材を備えたことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の電力変換装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本願は、電力変換装置に関するものである。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
電力変換装置は、一般的に、電力を変換するためのスイッチング素子あるいはそれらスイッチング素子をモジュール化したパワーモジュールと、パワーモジュールに入力される直流電圧の変動を抑制するための平滑コンデンサとを備えている。
【0003】
近年の電力変換装置の小型化及び高出力化に伴い、パワーモジュールからの熱を効率よく冷却器へ放熱するための冷却構造が開発されている。一方、平滑コンデンサも自身の発熱あるいはパワーモジュールからの受熱によって温度上昇が大きく、コンデンサ定格温度を超過しないように冷却する必要がある。このため、パワーモジュールだけでなく平滑コンデンサも冷却可能な冷却構造が求められている。
【0004】
パワーモジュールと平滑コンデンサの双方を冷却可能な冷却構造として、例えば特許文献1には、冷媒流路が形成された水路筐体にコンデンサモジュール挿入部を設け、コンデンサモジュール挿入部を挟んで両側に半導体モジュール挿入部を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特許第5247745号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年開発が盛んな電気自動車においては、より高出力で小型化された高耐久の電力変換装置の要求が高まっている。小型化の要求の中には、装置全体の体積とは別に、一平面方向に対する制限が課されることがある。上記特許文献1のような冷却構造では、平滑コンデンサを全て冷却面へ配置しているため、装置が冷却面方向に拡大するという課題がある。また、冷却面方向が拡大することで、自動車が走行する際に生じる振動によるたわみが大きくなり、装置が破損し易くなるという課題がある。
【0007】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、電力変換装置の平面方向の小型化を図るとともに、振動によるたわみを抑制し耐振動性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願に係る電力変換装置は、冷媒流路を有し少なくとも一つの面が冷却面として形成された冷却器と、冷却面に搭載されたパワーモジュールと、配線パターンが形成された配線層を2層以上有するプリント基板と、プリント基板に搭載されたコンデンサとを備え、コンデンサは第一のコンデンサと第二のコンデンサとを含み、第一のコンデンサは第二のコンデンサよりも冷却要求が高い種類のものであり、プリント基板は冷却面と対向配置され、プリント基板の冷却面の側の面を第一面、第一面と反対側の面を第二面とするとき、第一のコンデンサは第一面に搭載されて冷却面と熱的に接続され、第二のコンデンサは第二面に搭載されるものである。
【発明の効果】
【0009】
本願に開示される電力変換装置によれば、冷却要求の異なる第一のコンデンサと第二のコンデンサとを備え、より冷却要求の高い第一のコンデンサのみを冷却面と熱的に接続することにより、全てのコンデンサを冷却面と熱的に接続する場合と比較して冷却面の面積及びプリント基板の面積を低減することができる。従って、平面方向の小型化が図られるとともに、振動によるたわみが抑制され耐振動性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
実施の形態1に係る電力変換装置の回路の一例を示す図である。
実施の形態1に係る電力変換装置の上面図である。
実施の形態1に係る電力変換装置の側面断面図である。
実施の形態1に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態1に係る電力変換装置のプリント基板の配線パターン例を示す図である。
実施の形態2に係る電力変換装置の側面断面図である。
実施の形態2に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態2に係る電力変換装置の冷却器の三面図である。
実施の形態3に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態3に係る電力変換装置の冷却器の三面図である。
実施の形態4に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態4に係る電力変換装置の側面断面図である。
実施の形態5に係る電力変換装置の上面図である。
実施の形態5に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態6に係る電力変換装置の上面図である。
実施の形態6に係る電力変換装置を説明する図である。
実施の形態6に係る電力変換装置の側面断面図である。
実施の形態6に係る電力変換装置の正面断面図である。
実施の形態6に係る電力変換装置のプリント基板の1層目と4層目の配線パターン例を示す図である。
実施の形態6に係る電力変換装置のプリント基板の2層目と3層目の配線パターン例を示す図である。
実施の形態7に係る電力変換装置のプリント基板の1層目と6層目の配線パターン例を示す図である。
実施の形態7に係る電力変換装置のプリント基板の2層目と5層目の配線パターン例を示す図である。
実施の形態7に係る電力変換装置のプリント基板の3層目と4層目の配線パターン例を示す図である。
実施の形態8に係る電力変換装置の上面図である。
実施の形態8に係る電力変換装置の側面断面図である。
実施の形態8に係る電力変換装置の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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