电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力转换装置，目的是设法配置、排列与电力转换装置整体的小型化有关的各构成要素，不仅提高小型化技术，还提高产品制造上必要的可靠性和生产率，以及提高冷却效率。该电力转换装置具有半导体组件500，其构造为用散热金属从两侧夹持变换器电路的上臂和下臂用半导体芯片；具有水路框体212，用来冷却半导体组件，同时当作下盖使用。在水路框体上设置中央部开口以及在其两侧设置侧部开口，将电容组件390插入中央部开口，同时将半导体组件500插入侧部开口，在水路框体内，不但冷却半导体组件还冷却电容组件，另外，在电容组件390的上方面设置驱动器基板、控制基板和交流汇流排。由此来谋求小型化。

【技术实现步骤摘要】
电力转换装置本申请是申请号为200910004956.8、申请日为2009年02月20日、专利技术名称为“电力转换装置”的专利技术专利申请的分案申请(201110228218.9)的分案申请。
本专利技术涉及一种具备变换器电路的电力转换装置。
技术介绍
作为意在使半导体组件的热量高效传至冷却器、提高散热性的现有技术，例如已经提出了专利文献1所示的冷却构造。根据该专利文献1，以下内容得到公开：该冷却构造是将半导体组件插入冷却器上形成的组件插入用孔，从与组件插入用孔的接触面进行散热，在半导体组件的与组件插入用孔的接触面上覆盖软性金属层，通过该软性金属层，向冷却器散热。此外，作为意在兼顾逆变器上所使用的半导体元件的冷却效率和组装性的现有技术，例如已经提出了专利文献2所示的变换器装置。根据该专利文献2，以下内容得到公开：该变换器装置形成有：容纳部，容纳用散热板夹持半导体元件两面的电源卡；和循环路径部，使冷媒在电源卡周围循环，并且在电源卡与容纳部之间的空隙中，填充绝缘性树脂，通过固化绝缘性树脂，固定电源卡。此外，例如专利文献3提出了意在减轻半导体组件组装作业负担、提高冷却能力的冷却构造的现有技术。根据该专利文献3，以下内容得到公开：将半导体组件容纳在内部，设置一种模块，其正面和背面是使半导体组件产生的热量发散的散热面，将该模块插入形成在壳体内部的冷却水通路中，由此，模块的正面和背面就会面向冷却水通路。此外，例如专利文献4提出了一种在冷却半导体组件两个面的同时，也可以冷却平滑电容的冷却构造的现有技术。根据该专利文献4，以下内容得到公开：将半导体组件设置在平滑电容的两侧，将扁平的冷媒管弯曲成曲曲弯弯的形状，沿半导体组件的两个面和平滑电容形成冷媒流路，实现无液漏的高散热能力。专利文献1：特开2005-175163号公报专利文献2：特开2005-237141号公报专利文献3：特开2006-202899号公报专利文献4：特开2001-352023号公报近年来，例如汽车中，以车辆的驱动系统为首，车辆的各车载系统的电动化不断得到发展。但是，在进行车载系统的电动化时，需要新追加驱动被驱动体的机电设备，以及控制车载电源向旋转电机供电来控制驱动旋转电机的电力转换装置，或置换现有系统的构成部件。电力转换装置在例如汽车上具有以下功能：为了驱动旋转电机而将车载电源提供的直流电转换成交流电，或者，将旋转电机发生的交流电转换成向车载电源提供的直流电。由于电力转换转置转换的电力量存在增大倾向，而汽车整体却趋向小型化和轻量化，所以，电力转换装置的大型化和重量的增加受到抑制。此外，比较工业用电力转换装置等，要求车载用电力转换装置在温度变化大的环境中使用。要求一种电力转换装置，即便被置于高温环境，也可以维持较高的可靠性，以较小的装置进行较大的电力转换。电力转换装置具备变换器电路，通过变换器电路的动作进行直流电与交流电之间的电力转换。为了进行上述电力转换，需要构成变换器电路的功率半导体重复执行关断状态与导通状态的切换动作(开关动作)。在进行该切换动作时，功率半导体上将产生大量的热。在作为变换器电路的功率半导体的半导体芯片进行开关动作时，半导体芯片的温度会因产生的热而上升。因此，抑制这种温度上升是一个重要课题。当转换电力增大时，半导体芯片的发热量就会增大，所以，作为其对策，是必需加大半导体芯片以及增加半导体芯片的使用个数，结果是电力转换装置被大型化。作为抑制这种电力转换装置大型化的方法，可以考虑提高半导体芯片的冷却效率。例如，专利文献1～专利文献3提出了意在提高半导体芯片冷却效率的方法。提高半导体芯片的冷却效率牵涉半导体芯片的小型化是很明显的，但很难讲一定就会抑制电力转换装置整体的大型化。例如，考虑以下情况，即，为了提高半导体芯片的冷却效率，对电力转换装置整体进行改善，其结果是，构造被复杂化。在这种情况下，半导体芯片虽然有可能被小型化，但整体上看电力转换装置，有可能无法小型化。因此，要想抑制电力转换装置整体的大型化，必需对考虑电力转换装置整体的半导体芯片的冷却效率进行提高，尽可能抑制电力转换装置整体在电或机械上的复杂化。因此，例如，电的复杂化由内置半导体芯片的半导体组件与电容组件、驱动器基板以及交流连接器之间的电布线的复杂化引起。机械的复杂化，由半导体组件对水路框体的安装方法的复杂化和电容组件的安装方法的复杂化引起。在上述专利文献1～专利文献3所述的公知技术中，很难说已对电力转换装置整体的小型化进行了充分考虑，况且它们对电容组件的配置和冷却构造没有充分公开细节。此外，虽然上述专利文献4公开了不但考虑半导体组件的冷却还考虑平滑电容的冷却的配置构造，但是，冷却方式却是使用连接在外部的冷冻循环装置的冷媒配管上的冷媒管来进行冷却的方式，与水冷方式性质不同，另外，它对半导体组件与所连接的电路基板等其它构成要素之间的相关配置考虑不周，所以在装置整体小型化上留下了课题。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是提供一种与电力转换装置整体的小型化有关的技术。另外，以下说明的本专利技术的实施方式的电力转换装置的目的是，提供一种电力转换装置，不仅提高了小型化技术，还提高了产品制造上必要的可靠性和生产率，以及提高了冷却效率。为了解决上述课题，本专利技术的基础特征之一是，具有半导体组件，构造为用散热金属从两侧夹持构成具有变换器电路的上臂和下臂的串联电路的上臂用半导体芯片和下臂用半导体芯片；具有水路框体，用来冷却半导体组件，同时当作下盖使用，该水路框体构成为，在其中央部设置中央部开口以及在其两侧设置侧部开口，将电容组件插入中央部开口，同时将半导体组件插入侧部开口，在水路框体内，不但冷却半导体组件还冷却电容组件，另外，在电容组件的上方面设置驱动器基板、控制基板和交流汇流排，由此来谋求小型化。这里，在水路框体的中央部开口插入电容组件之后，中央部开口的内壁与电容组件表面外壁之间形成的空间中，通过填充具有热传导性的树脂以及油脂，可以有效地对电容组件进行冷却。另外，本专利技术的实施方式的电力转换装置可以主要提示如下的构成例，来作为解决如上所述的产品制造上所必要的多个课题的方法。作为一种具备内置冷却水路的水路框体、内置变换器电路上下臂串联电路的两面冷却的半导体组件、电容组件、直流连接器、和交流连接器的电力转换装置，所述两面冷却的半导体组件的构成是，具有外侧的面为散热面的第1和第2散热金属，所述上下臂串联电路密封配置在所述第1和第2散热金属之间，并且还具有向外部突出的直流正极端子和直流负极端子以及交流端子。所述水路框体形成有由冷却水入口部到冷却水出口部的水路，在所述水路的上方设有一个开口，所述两面冷却的半导体组件通过所述一个开口，被自由插拔地配置在所述水路上。所述水路框体设有用来放置所述电容组件的另一开口，所述半导体组件用的所述一个开口被配置在所述电容组件用的所述另一开口的两侧面侧，在所述两侧面侧的所述一个开口中，多个半导体组件被排列为，所述半导体组件的所述第1和第2散热金属的长边方向沿着冷却水水流。此外，作为一种具备内置冷却水路的水路框体、内置变换器电路上下臂串联电路的两面冷却的半导体组件、电容组件、直流连接器、和交流连接器的电力转换装置，所述两面冷却的半导体组件的构成是，具有外侧的面为散热面的第1和第2散热金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，具有：半导体模块，该半导体模块具有将直流电流转换为交流电流的多个功率半导体元件；和流路形成体，形成让用于冷却所述半导体模块的冷媒流动的流路，所述半导体模块，与所述冷却冷媒热性接触，并且具有夹着所述多个功率半导体元件彼此相对配置的金属制的第1散热部件和第2散热部件、以及传递所述直流电流的正极端子和负极端子，所述多个功率半导体元件，包含如下部件构成：构成逆变器电路的上臂电路的上臂侧IGBT、与该上臂侧IGBT并联电连接的上臂侧二极管；构成上述逆变器电路的下臂电路的下臂侧IGBT；与该下臂侧IGBT并联电连接的下臂侧二极管，所述上臂侧IGBT和所述上臂侧二极管，由2片导体板夹持并且与该2片导体板电连接，所述下臂侧IGBT和所述下臂侧二极管，由2片导体板夹持并且与该2片导体板电连接，所述第1散热部件，投影到与该第1散热部件的散热面垂直的方向上时的投影部呈四边形，所述上臂侧IGBT和所述上臂侧二极管，沿着所述投影部的第1边并排配置，所述下臂侧IGBT和所述下臂侧二极管，沿着所述投影部的与所述第1边相对的第2边并排配置，所述直流端子和所述负极端子，从所述投影部的连结所述第1边和所述第2边的第3边侧突出。...

【技术特征摘要】
2008.03.11 JP 2008-0611851.一种电力转换装置，其特征在于，具有：半导体模块，该半导体模块具有将直流电流转换为交流电流的多个功率半导体元件；和流路形成体，形成让用于冷却所述半导体模块的冷媒流动的流路，所述半导体模块，与所述冷媒热性接触，并且具有夹着所述多个功率半导体元件彼此相对配置的金属制的第1散热部件和第2散热部件、以及传递所述直流电流的正极端子和负极端子，所述多个功率半导体元件，包含如下部件构成：构成逆变器电路的上臂电路的上臂侧IGBT、与该上臂侧IGBT并联电连接的上臂侧二极管；构成上述逆变器电路的下臂电路的下臂侧IGBT；与该下臂侧IGBT并联电连接的下臂侧二极管，所述上臂侧IGBT和所述上臂侧二极管，由2片导体板夹持并且与该2片导体板电连接，所述下臂侧IGBT和所述下臂侧二极管，由2片导体板夹持并且与该2片导体板电连接，所述第1散热部件，投影到与该第1散热部件的散热面垂直的方向上时的投影部呈四边形，所述上臂侧IGBT和所述上臂侧二极管，沿着所述投影部的第1边并排配置，所述下臂侧IGBT和所述下臂侧二极管，沿着所述投影部的与所述第1边相对的第2边并排配置，所述正极端子和所述负极端子，从所述投影部的连结所述第1边和所述第2边的第3边侧突出。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述上臂侧二极管和所述下臂侧二极管，沿着所述投影部的与所述第3边相对的第4边并排配置，所述上臂电路和所述下臂电路的电连接部，配置在相比所述上臂侧IGBT和所述下臂侧IGBT排列的列更靠近所述上臂侧二极管和所述下臂侧二极管排列的列的位置。3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，所述正极端子和所述负极端子，在投影到与所述第1散热部件的散热面垂直的方向的情况下彼此重合。4.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，具有电容模块，该电容模块具有用于对所述直流电流进行平滑化的电容元...

【专利技术属性】
技术研发人员：德山健，中津欣也，斋藤隆一，堀内敬介，佐藤俊也，宫崎英树，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP