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公開番号2024159892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2024139849,2022150476
出願日2024-08-21,2022-09-21
発明の名称スイッチングモジュール、電力変換装置、及び、電力変換装置の製造方法
出願人株式会社安川電機
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241031BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】装置の小型化を図る。
【解決手段】本開示の一側面に係るスイッチングモジュールは、電力変換回路に用いられるモジュールである。このスイッチングモジュールは、第1方向及び第2方向に延びるように形成されたケース部材と、第1方向及び第2方向に直交する積層方向においてケース部材と対向するように配置された1以上のスイッチング素子と、ケース部材を介して1以上のスイッチング素子の少なくとも一部を積層方向の一方側に向かって押圧可能な押圧部材と、を備える。1以上のスイッチング素子は、第2方向においてケース部材の両端部のうちの一方の端部寄りに配置されている。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
電力変換回路に用いられるスイッチングモジュールであって、
互いに直交する第１方向及び第２方向に延びるように形成されたケース部材と、
前記第１方向及び前記第２方向に直交する積層方向において前記ケース部材と対向するように配置された１以上のスイッチング素子と、
前記ケース部材を介して前記１以上のスイッチング素子の少なくとも一部を前記積層方向の一方側に向かって押圧可能な押圧部材と、を備え、
前記１以上のスイッチング素子は、前記第２方向において前記ケース部材の両端部のうちの一方の端部寄りに配置されている、スイッチングモジュール。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記押圧部材には、前記第２方向において前記両端部のうちの他方の端部と前記１以上のスイッチング素子との間に位置し、前記スイッチングモジュールを固定するための貫通部が形成されている、請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項３】
前記１以上のスイッチング素子は、複数のスイッチング素子であり、
前記複数のスイッチング素子は、前記第１方向に沿って並んだ状態で配置されている、請求項２に記載のスイッチングモジュール。
【請求項４】
前記押圧部材は、前記複数のスイッチング素子のうちの２以上の素子を押圧可能に形成されており、
前記押圧部材は、前記貫通部が形成された接続部分と、前記２以上の素子をそれぞれ押圧するように構成され、前記第１方向において互いに離れた状態で前記接続部分に接続された２以上の押圧部分と、を有する、請求項３に記載のスイッチングモジュール。
【請求項５】
前記ケース部材は、前記積層方向において開口部分が互いに逆向きの第１収容部と第２収容部とを有し、
前記押圧部材は、前記第１収容部に設けられており、
前記１以上のスイッチング素子は、前記第２収容部に設けられている、請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項６】
前記１以上のスイッチング素子に含まれるスイッチング素子は、本体部分と、複数のリード端子とを有し、
前記複数のリード端子のそれぞれの少なくとも一部分が、前記ケース部材を貫通して、前記第１方向及び前記第２方向に交差する方向に沿って延びており、
前記複数のリード端子は、前記第１方向に延びるライン上に並んでいる、請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項７】
前記第２方向において、前記一方の端部、前記複数のリード端子、及び、前記本体部分が、この順に並んでいる、請求項６に記載のスイッチングモジュール。
【請求項８】
前記押圧部材を覆うように、前記ケース部材に取り付けられたカバー部材を更に備える、請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項９】
前記カバー部材は、前記押圧部材を覆う天板と、前記天板のうちの前記押圧部材と対向する面とは反対側の上面に設けられ、前記スイッチングモジュールが取り付けられる部材に形成された穴に嵌合可能な固定部と、を有する、請求項８に記載のスイッチングモジュール。
【請求項１０】
前記１以上のスイッチング素子は、複数のスイッチング素子であり、
前記電力変換回路は、三相交流を出力する変換回路であり、
前記複数のスイッチング素子は、三相交流における１つの相に関する前記電力変換回路の１つのアームを構成することが可能である、請求項１に記載のスイッチングモジュール。
（【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】
本開示は、スイッチングモジュール、電力変換装置、及び、電力変換装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒートシンクと、電子部品を収容するケースと、電子部品をヒートシンク側に押圧する押圧部材と、を有する電力変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－９８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、装置の小型化に有用なスイッチングモジュール、電力変換装置、及び、電力変換装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係るスイッチングモジュールは、電力変換回路に用いられるモジュールである。このスイッチングモジュールは、第１方向及び第２方向に延びるように形成されたケース部材と、第１方向及び第２方向に直交する積層方向においてケース部材と対向するように配置された１以上のスイッチング素子と、ケース部材を介して１以上のスイッチング素子の少なくとも一部を積層方向の一方側に向かって押圧可能な押圧部材と、を備える。１以上のスイッチング素子は、第２方向においてケース部材の両端部のうちの一方の端部寄りに配置されている。
【０００６】
本開示の一側面に係る電力変換装置の製造方法は、スイッチングモジュールを組み立てる第１組立工程と、スイッチングモジュールを回路基板に取り付ける取付工程と、取付工程後に、回路基板においてはんだ付けを行う基板工程と、基板工程後に、回路基板に取り付けられた状態のスイッチングモジュールを、ヒートシンクに対して固定する第２組立工程と、を含む製造方法である。第１組立工程は、１以上のスイッチング素子、互いに直交する第１方向及び第２方向に延びるように形成されたケース部材、及び、１以上のスイッチング素子の少なくとも一部を押圧可能な押圧部材を準備することと、第１方向及び第２方向に直交する積層方向においてケース部材と対向し、且つ、第２方向においてケース部材の両端部のうちの一方の端部寄りに位置するように、１以上のスイッチング素子を配置することと、積層方向においてケース部材を介して１以上のスイッチング素子の少なくとも一部と重なるように、押圧部材を配置することと、を含む。第２組立工程は、１以上のスイッチング素子の少なくとも一部が押圧部材によりヒートシンクに向かって押されるように、スイッチングモジュールを回路基板と共にヒートシンクに対して固定することを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、装置の小型化に有用なスイッチングモジュール、電力変換装置、及び、電力変換装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、電力変換装置を備える発電システムの一例を示す模式図である。
図２は、スイッチ回路の一例を示す図である。
図３は、電力変換装置の構成の一例を模式的に示す分解斜視図である。
図４は、回路基板におけるレイアウトの一例を模式的に示す上面図である。
図５は、スイッチングモジュールの一例を模式的に示す分解斜視図である。
図６（ａ）は、ケース部材の一例を模式的に示す下面図である。図６（ｂ）は、ケース部材にスイッチング素子が収容された状態の一例を示す模式図である。
図７（ａ）は、カバー部材の一例を模式的に示す上面図である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、カバー部材に設けられた固定部の一例を模式的に示す断面図である。
図８（ａ）は、スイッチングモジュールの一例を模式的に示す斜視図である。図８（ｂ）は、スイッチングモジュールの一例を模式的に示す断面図である。
図９は、回路基板におけるレイアウトの一例を模式的に示す上面図である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、電力変換装置の製造過程の一例を示すフローチャートである。
図１１（ａ）、図１１（ｂ）、及び、図１１（ｃ）は、電力変換装置の製造過程の様子を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。一部の図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸で規定される直交座標系が示される。
【００１０】
［電力変換装置の回路構成］
図１に示される電力変換装置１は、直流（直流電流）を交流（交流電流）に変換する装置である。電力変換装置１は、例えば、太陽光発電システムに用いられる。電力変換装置１を備える太陽光発電システムは、発電装置６において太陽光の入射に応じて発生する直流を、電力系統８に対応する交流に変換し、電力系統８に交流を出力するシステムである。電力系統８は、一般家庭及び工場等の需要家に交流電力を供給する系統である。電力系統８は、電力会社等により運営される商用の電力系統であってもよい。電力系統８に対応する交流は、例えば、三相交流であり、Ｕ相８Ｕと、Ｖ相８Ｖと、Ｗ相８Ｗとを有する。Ｖ相８Ｖは、接地されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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