(57)【要約】【課題】平滑用コンデンサの放熱性を向上させて平滑用コンデンサの小型化を図り、電力変換装置の小型化を図る。【解決手段】上記課題は、収納部１ａ及び蓋部１ｂから構成されたケース１と、パワー半導体素子２３を有するものであって、ケース１内に収納された半導体モジュール２と、パワー半導体素子２３に電気的に接続され、ケース１内に収納された平滑用コンデンサ３とを有する電力変換装置において、蓋部１ｂを、平滑用コンデンサ３と熱的に接触していると共に、平滑用コンデンサ３と熱的に接触している面とは反対側の面に放熱フィン８を有するものから構成することにより解決することができる。【選択図】  図１
2004350400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部及び蓋部から構成されたケースと、電力変換用半導体素子を有するものであって、前記ケース内に収納された半導体モジュールと、前記電力変換用半導体素子に電気的に接続され、前記ケース内に収納された平滑用コンデンサとを有し、前記蓋部は、前記平滑用コンデンサと熱的に接触し、前記平滑用コンデンサと熱的に接触している面とは反対側の面に放熱機構を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、前記放熱機構は、前記蓋部に形成された放熱フィンであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、前記蓋部は前記平滑用コンデンサの表面と物理的に接触して前記平滑用コンデンサと熱的に接触していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、前記蓋部は、前記平滑用コンデンサの外表面と物理的に接触している面の形状が前記平滑用コンデンサの外表面形状と略同一であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置において、前記蓋部は、前記平滑用コンデンサとの間に配置された放熱部材を介して前記平滑用コンデンサに熱的に接触していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置において、前記放熱部材は、熱伝導性を有するシート部材であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力変換装置において、前記平滑用コンデンサは、コンデンサ素子を収納した金属製のコンデンサ容器が外部に露出したものであって、絶縁性かつ熱伝導性を有する部材を介して前記固定台上に設けられていると共に、絶縁性かつ熱伝導性を有する部材を介して前記蓋部に熱的に接触していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
放熱機構を有するケースと、電力変換用半導体素子を有するものであって、前記ケース内に収納された半導体モジュールと、前記電力変換用半導体素子に電気的に接続された導電性部材と、該導電性部材に電気的に接続された平滑用コンデンサとを有し、該平滑用コンデンサは、前記導電性部材と前記ケースとの間に配置され、前記ケースとの間に配置された放熱部材を介して前記ケースと熱的に接触していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力変換装置において、前記平滑用コンデンサは、コンデンサ素子を収納した金属製のコンデンサ容器が外部に露出したものであって、前記ケースとの間に絶縁性を有する前記放熱部材を、前記導電性部材との間に絶縁部材をそれぞれ介して前記ケースと前記導電性部材との間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電力変換装置において、前記ケースは、前記平滑用コンデンサの載置位置に対応する部位に窪みを有しており、前記平滑用コンデンサは、その一部分が前記窪みに収納された状態で前記ケースと前記導電性部材との間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
電動車両を電気的エネルギーによって駆動するものであって、前記電動車両に搭載された電源と、該電源から供給された電力を所定の電力に変換する電力変換装置と、該電力変換装置から供給された電力によって回転動力を生成し、これを前記電動車両の車輪の駆動力として出力する電動機とを有し、前記電力変換装置は請求項１乃至１０のいずれかに記載のものであることを特徴とする電動車両の電機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された電力を所定の電力に変換して出力する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力変換装置、例えば直流電力を交流電力に変換するインバータ装置の直流側には、直流電力の変動を抑制するために、平滑用コンデンサが電気的に並列接続されている。平滑用コンデンサには、インバータ装置の出力電流に比例したリップル電流が流れる。これにより、平滑用コンデンサのケース内部では、リップル電流に応じた損失、すなわちコンデンサ素子に流れるリップル電流をＩｒ，コンデンサ素子の等価直列抵抗をＥＲＳとしたとき、下記数式に示す損失ｌｃが発生して発熱する。
【０００３】
ｌｃ＝Ｉｒ２×ＥＲＳ                                      …（数１）
このため、平滑用コンデンサは半導体モジュール部のヒートシンク上に実装され、冷却されている。また、例えば特許文献１に記載されているように、コンデンサの外表面状にフィンを設けて、コンデンサで発生した熱の放熱性を向上させるものもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５９５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、地球環境問題について様々な分野においてその対応がなされている。例えば自動車分野においては、環境対応自動車、すなわち電動機を唯一の駆動源とする電気自動車，内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド型電気自動車などの普及により、排気ガスの排出量を低減している。環境対応自動車の電機駆動系は、直流電源から供給された直流電力を電力変換装置（インバータ装置）によって交流電力に変換し、変換した交流電力で電動機を駆動するという構成が主流である。環境対応自動車のさらなる普及にあたっては、さらなる低価格化や燃費向上などが要求されている。このため、環境対応自動車の電機駆動系に対して低価格化や小型化などが要求されており、そのコンポーネント機器である電力変換装置の低価格化や小型化などが必須とされている。
【０００６】
上記課題を解決する一手段としては、特許文献１に記載されているように、コンデンサの放熱性を向上させてコンデンサの小型化を図り、電力変換装置の小型化を図ることが好ましい。しかし、構成部品がケース内に収納されて構成された電力変換装置への特許文献１に記載されたコンデンサの適用にあたっては、コンデンサで発生した熱がフィンからケース内に放出することになるので、電力変換器装置の温度上昇を招くことになる。従って、電力変換装置の内部の温度上昇を招くことなくコンデンサの放熱性を向上させてコンデンサの小型化を図り、電力変換装置の小型化を図ることができる電力変換装置の実現が従来より望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、小型化を図ることができる電力変換装置を提供する。また、本発明は、装置内部の温度上昇を招くことなく平滑用コンデンサの放熱性を向上させて平滑用コンデンサの小型化を図り、装置の小型化を図ることができる電力変換装置を提供する。
【０００８】
上記電力変換装置は、収納部及び蓋部から構成されたケースと、電力変換用半導体素子を有するものであって、ケース内に収納された半導体モジュールと、電力変換用半導体素子に電気的に接続され、ケース内に収納された平滑用コンデンサとを有するものにおいて、蓋部を、平滑用コンデンサと熱的に接触していると共に、平滑用コンデンサと熱的に接触している面とは反対側の面に放熱機構を有するものから構成することにより達成することができる。放熱機構は放熱フィンであり、蓋部に一体に形成されている。
【０００９】
また、上記電力変換装置は、放熱機構を有するケースと、電力変換用半導体素子を有するものであって、ケース内に収納された半導体モジュールと、電力変換用半導体素子に電気的に接続された導電性部材と、導電性部材に電気的に接続された平滑用コンデンサとを有するものにおいて、導電性部材とケースとの間に平滑用コンデンサを配置し、平滑用コンデンサとケースとの間に配置された放熱部材を介してケースと平滑用コンデンサを熱的に接触させることにより達成することができる。
【００１０】
上記電力変換装置のうち前者のものによれば、平滑用コンデンサで発生した熱の大部分を、平滑用コンデンサから蓋部、放熱機構を介してケースの外部に効率よく放熱することができる。また、後者のものによれば、平滑用コンデンサで発生した熱の大部分を、平滑用コンデンサから放熱部材，ケース及び放熱機構を介してケースの外部に効率よく放熱することができる。これにより、上記電力変換装置によれば、平滑用コンデンサの放熱性を向上させることができる。従って、上記電力変換装置によれば、平滑用コンデンサにＥＲＳ（等価直列抵抗）の比較的大きな小型のものを用いることができる（損失の低い大型のものを用いる必要がない）。しかも、上記電力変換装置によれば、平滑用コンデンサで発生した熱を平滑用コンデンサのケース内部に放出してケース内部の温度上昇を招くようなこともない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、本発明の第１実施例を図１，図２に基づいて説明する。図２は本実施例のインバータ装置の回路構成を示す。本実施例のインバータ装置は、電動機を車両の唯一の駆動源とする電気自動車や、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源とするハイブリッド自動車などの電動車両に搭載されるものであって、車載電源であるバッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換して電動機に供給する電力変換装置である。
【００１２】
図２において１００はインバータ装置を示す。インバータ装置１００は、変換回路（電動機を駆動する主回路）を構成する複数のパワー半導体素子（電力変換用半導体素子）２３を有する半導体モジュール部２２と、パワー半導体素子２３の動作を制御する制御部（コントローラ）２６から構成されている。パワー半導体素子２３としては、ＭＯＳ形電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）や絶縁型ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子が用いられている。変換回路は、上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子とを直列接続した１相分のアームを３相分、電気的に並列接続したものである。
【００１３】
変換回路の上アームの一端（パワー半導体素子２３のコレクタ）には、車載電源であるバッテリ２７の正極側が電気的に接続されている。変換回路の下アームの一端（上アームとの接続側とは反対側であり、パワー半導体素子２３のエミッタ）にはバッテリ２７の負極側が電気的に接続されている。各相のアームの出力端（上アーム側パワー半導体素子２３のエミッタと、下アーム側パワー半導体素子２３のコレクタとの間）には、電動機２１の対応する相の入力端が電気的に接続されている。電動機２１は誘導電動機や同期電動機などの交流機である。変換回路には、直流電力の変動を抑制するための平滑用コンデンサ２４が電気的に並列接続されている。
【００１４】
また、変換回路には、コモンモードノイズを除去するためのフィルタコンデンサ２５を２つ（一端が正極側に電気的に接続されたフィルタコンデンサ２５の他端と、一端が負極側に電気的に接続されたフィルタコンデンサ２５の他端を）電気的に直列接続したものが電気的に並列接続されている。一端が正極側に電気的に接続されたフィルタコンデンサ６５の他端と、一端が負極側に電気的に接続されたフィルタコンデンサ６５の他端はインバータ装置１００のケースに電気的に接続されている（インバータ装置１００のケースと同電位）。バッテリ２７，インバータ装置１００，電動機２１によって電気自動車やハイブリッド自動車の電機システムが構成されている。
【００１５】
図１は、図２の回路を構成する実際のインバータ装置の内部構造を示す。図において１は、インバータ装置１００の外被であるケースを示す。ケース１は、導電性及び熱伝導性を有するアルミニウム製のものであり、上部が開口した容器状の収納部１ａと、収納部１ａの開口部分を覆う蓋部１ｂから構成されている。収納部１ａの底壁の外面には放熱機構が設けられている。この放熱機構は、収納部１ａの底壁の外面から外方に突出すると共に、収納部１ａの底壁の外面に沿って延びた複数の放熱フィン１０と、複数の放熱フィン１０に強制的に冷却風を送風する複数の送風ファン１１から構成されている。放熱フィン１０はアルミニウム製のもの（ケース１と同一部材のもの）であり、収納部１ａと一体に形成されている。送風ファン１１は収納部１ａの底壁の外面に設けられると共に、複数の放熱フィン１０の一方端に配置されている。尚、放熱機構としては、フィンを冷却水で冷却する水冷式のものであってもよい。
【００１６】
収納部１ａの内部であって収納部１ａの底壁の内面上には、前述した変換回路を構成する半導体モジュール２が設けられている。半導体モジュール２は、両面に導体（配線）パターンが施されたセラミックス製の絶縁基板が銅製のベースの上面に半田によって固着され、前述した電力制御用のパワー半導体素子２３を構成する半導体チップが三相分（６個）、絶縁基板のベース側とは反対側の面に半田によって固着された積層構造体であり、ベースと収納部１ａの底壁の内面とが密着するように収納部１ａの底壁の内面上に固定されている。半導体モジュール２には、上アーム側のパワー半導体素子２３に対応する半導体チップのコレクタ電極に電気的に接続された直流正極側のバスバー４と、下アーム側のパワー半導体素子２３に対応する半導体チップのエミッタ電極に電気的に接続された直流負極側のバスバー４と、出力（交流Ｕ相，交流Ｖ相，交流Ｗ相）側のバスバー（図示省略）が設けられている。出力側のバスバーのそれぞれは、対応する１相分のアームの上アーム側のパワー半導体素子２３に対応する半導体チップのエミッタ電極と、下アーム側のパワー半導体素子２３に対応する半導体チップのコレクタ電極に電気的に接続されている。
【００１７】
収納部１ａの内部であって、半導体モジュール２の上方にはコンデンサ固定台５が設けられている。コンデンサ固定台５は、導電性及び熱伝導性を有するアルミニウム製の平板部材であって、収納部１ａの側壁の内面に設けられた支持部に固定されている。コンデンサ固定台５の上面には、３相分のアームのそれぞれに対応するように、平滑用コンデンサ３が３つ載置されている。平滑用コンデンサ３は電解コンデンサであり、絶縁部材であるスリーブに覆われた金属製のコンデンサ容器内にコンデンサ素子が収納され、コンデンサ素子に電気的に接続された正極側及び負極側端子が、コンデンサ容器の開口部を封止する封口部材を貫いて外部に突出したものである。本実施例では、インバータ装置１００の大型化を抑制すると共に、蓋部１ｂとの密着性を向上させるために、平滑用コンデンサ３として偏平形状のものを用いている。平滑用コンデンサ３の正極端子は直流正極側のバスバー４と、負極端子は直流負極側のバスバー４とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
蓋部１ｂは、収納部１ａに半導体モジュール２，平滑用コンデンサ３が収納された状態（この他にも収納部１ａ内には、制御部を構成する制御基板やフィルタコンデンサ２５が収納されるが、本図では図示を省略している）で、収納部１ａの開口部を覆っている。本実施例では、収納部１ａの開口部から平滑用コンデンサ３が外部に突出している。このため、本実施例では、蓋部１ｂの形状を、収納部１ａ側とは反対側に突出した凹状のものとしている。蓋部１ｂの上壁の内平面の一部分と平滑用コンデンサ３の外表面（上側又は一方側の偏平面）とは物理的に密着（接触）している。これにより、両者は熱的に接触している。コンデンサ固定台５の上平面の一部分と平滑用コンデンサ３の外表面（下側又は他方側の偏平面）とは物理的に密着（接触）している。これにより、両者は熱的に接触している。
【００１９】
蓋部１ｂの上壁の外面であって、平滑用コンデンサ３との対向位置に対応する部位には、蓋部１ｂの上壁の外面から外方に突出すると共に、蓋部１ｂの上壁の外面に沿って延びた複数の放熱フィン８が設けられている。放熱フィン８はアルミニウム製のもの（ケース１と同一部材のもの）であり、蓋部１ｂと一体に形成されている。尚、蓋部１ｂに設けられる放熱機構としては、フィンを冷却水で冷却する水冷式のものであってもよい。
【００２０】
尚、本実施例では、放熱フィン１０と収納部１ａ，放熱フィン８と蓋部１ｂをそれぞれアルミダイキャストなどの製法によって一体に形成している。これに代えて、溶接などの接合手段によって後付けしてもよいが、平滑用コンデンサ３の放熱性を向上させる上では、熱抵抗を小さくできる前者の方を用いることが好ましい。また、本実施例では、平滑用コンデンサ３として電解コンデンサを用いたが、他のコンデンサを用いてもよい。
【００２１】
半導体モジュール２は、マイクロコンピュータや半導体素子などからなる制御用電子機器を搭載した制御基板で構成され、半導体モジュール２と共にケース１に収納されたコントローラ（図示省略）からの制御信号によってパワー半導体素子２３のスイッチング動作（オン・オフ）が制御される。これにより、半導体モジュール２には、バッテリ２７から供給された直流電流が流れる。この通電によって平滑用コンデンサ３には、その通電量に比例したリップル電流が流れる。このため、平滑用コンデンサ３の内部では、リップル電流に応じた損失が生じて発熱が生じる。すなわちコンデンサ素子に流れるリップル電流をＩｒ，コンデンサ素子の等価直列抵抗をＥＲＳとしたとき、前述した数１に示す損失ｌｃが生じて発熱が生じる。
【００２２】
平滑用コンデンサ３の内部で生じた発熱は平滑用コンデンサ３の内部から外部に熱伝達される。この際、本実施例では、放熱フィン８が設けられたケース１に平滑用コンデンサ３と熱的に接触させているので、平滑用コンデンサ３の発熱の大部分をケース１内に放出することなく平滑用コンデンサ３から蓋部１ｂ、蓋部１ｂから放熱フィン８に熱伝達させることができ、放熱フィン８を介して外部に効率よく放熱させることができる。これにより、本実施例では、平滑用コンデンサ３の放熱性を向上させることができる。尚、平滑用コンデンサ３の発熱の残りは、平滑用コンデンサ３からコンデンサ固定台５，コンデンサ固定台５から収納部１ａ，収納部１ａから蓋部１ｂ，蓋部１ｂから放熱フィン８或いは収納部１ａから放熱フィン１０に熱伝達され、放熱フィン８，１０を介して外部に放出される。
【００２３】
従って、本実施例では、平滑用コンデンサ３にＥＳＲ（等価直列抵抗）の比較的大きな小型のものを用いることができるので（損失の低い大型のものを用いる必要がなくなるので）、インバータ装置１００における平滑用コンデンサ３の搭載スペースを縮小してインバータ装置１００の体格を小さくすることでき、インバータ装置１００の小型化を図ることができる。しかも、本実施例では、平滑用コンデンサ３の発熱がケース１内に放出されることがないので、ケース１内部の温度上昇を招くようなこともない。
【００２４】
本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。図３は本実施例のインバータ装置の内部構造を示す。本実施例は第１実施例の改良例であり、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させる構成例である。尚、本実施例では、第１実施例と同じ構成要素に同じ符号を付し、ここでの説明を省略する（これ以降の実施例においても同様に対応する）。また、本実施例では、第１実施例で説明したバスバー４，収納部１ａに設けられた放熱機構の図示を省略している（これ以降の実施例においても同様に対応する）。
【００２５】
本実施例では、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させるために、蓋部１ｂを平滑用コンデンサ３の形状と合致する形状とし、蓋部１ｂの上壁の内面を平滑用コンデンサ３の外表面に物理的に密着（接触）させている。すなわち第１実施例では、蓋部１ｂの上壁の内面が平滑用コンデンサ３の上側の偏平面に接触しているが、曲面には接触していない。そこで、本実施例では、平滑用コンデンサ３の外表面の上側半分と蓋部１ｂの上壁の内面とが接触するように、平滑用コンデンサ３の曲面と対向する蓋部１ｂの部位を平滑用コンデンサ３の曲面形状に合わせて変形させている。
【００２６】
このように、本実施例では、蓋部１ｂの上壁の内面（平滑用コンデンサ３の外表面と物理的に接触している面）の形状が平滑用コンデンサ３の外表面の形状と略同一であるので、蓋部１ｂと平滑用コンデンサ３との接触面積を増やして平滑用コンデンサ３の放熱面積を増やすことができ、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させることができる。従って、本実施例では、平滑用コンデンサ３をさらに小型化することができるので、インバータ装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【００２７】
尚、本実施例では、平滑用コンデンサ３の曲面と対向する蓋部１ｂの部位を平滑用コンデンサ３の曲面形状に合わせて変形させる際、蓋部１ｂの上壁の内面と外面の両方が変形する例について説明したが、蓋部１ｂの上壁の内面のみ平滑用コンデンサ３の曲面形状に合わせるように蓋部１ｂの上壁の内面を加工してもよい。また、第１実施例の状態で蓋部１ｂの上壁の内面と平滑用コンデンサ３との間に形成される隙間に、熱伝導性を有する部材を充填するようにしてもよいであろう。
【００２８】
本発明の第３実施例を図４に基づいて説明する。図４は本実施例のインバータ装置の内部構造を示す。本実施例は第１実施例の改良例であり、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面とを物理的に接触することができない場合の構成例である。
【００２９】
本実施例では、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面とを熱的に接触させるために、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間に放熱部材７を介在させている。放熱部材７は、柔軟性及び熱伝導性を有するシート状の部材である。
【００３０】
このように、本実施例では、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間に放熱部材７を介在させて平滑用コンデンサ３と蓋部１ｂとを熱的に接触させているので、平滑用コンデンサ３の形状のばらつきなどによって平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面とを物理的に接触させることが困難で平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間に空気層が介在するような場合にも、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間に空気層を介在させることなく平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面とを熱的に接触させることができ、平滑用コンデンサ３の放熱性能の低下を抑制することができる。
【００３１】
本発明の第４実施例を図５に基づいて説明する。図５は本実施例のインバータ装置の内部構造を示す。本実施例は第１実施例の改良例であり、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させる構成例である。
【００３２】
本実施例では、平滑用コンデンサ３とケース１との絶縁性を保ちながら平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させるために、平滑用コンデンサ３の外被であるスリーブを除去してコンデンサ容器を露出させると共に、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間及び平滑用コンデンサ３の外表面とコンデンサ固定台５の上面との間に、絶縁性を有する放熱部材１２を介在させている。放熱部材１２は、絶縁性，熱伝導性及び柔軟性を有するシート状の部材である。
【００３３】
すなわち平滑用コンデンサ３の外被を構成するスリーブは、塩化ビニルなどのプラスチック製の絶縁部材であり、熱伝導性が小さい。一方、平滑用コンデンサ３のコンデンサ容器はアルミニウムなどの金属製のものであり、熱伝導性が大きい。このため、本実施例では、平滑用コンデンサ３のコンデンサ容器を露出させることにより、平滑用コンデンサ３自身の熱伝導性を向上させている。また、本実施例では、平滑用コンデンサ３と蓋部１ｂとの間及び平滑用コンデンサ３とコンデンサ固定台５との間に、絶縁性を有する放熱部材１２を介在させることにより、平滑用コンデンサ３とケース１との絶縁性を保ちながら、両者間の熱伝導性を向上させている。
【００３４】
このように、本実施例では、平滑用コンデンサ３の外被であるスリーブを除去してコンデンサ容器を露出させ、平滑用コンデンサ３の外表面と蓋部１ｂの上壁の内面との間及び平滑用コンデンサ３の外表面とコンデンサ固定台５の上面との間に、絶縁性を有する放熱部材１２を介在させているので、平滑用コンデンサ３とケース１との間の絶縁性を保ちながら平滑用コンデンサ３と蓋部１ｂとの間及び平滑用コンデンサ３とコンデンサ固定台５との間の熱伝導性を向上させることができる。これにより、本実施例では、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させることができる。従って、本実施例では、平滑用コンデンサ３をさらに小型化することができるので、インバータ装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【００３５】
本発明の第５実施例を図６に基づいて説明する。図６は本実施例のインバータ装置の内部構造を示す。本実施例は第１乃至第４実施例とは平滑用コンデンサ３の搭載位置が異なる。
【００３６】
本実施例では、半導体モジュール２の近傍であって、入力側のバスバー４と収納部１ａの底壁との間に平滑用コンデンサ３が３相分並設されている。平滑用コンデンサ３は、自身の熱伝導性を向上させるために、絶縁部材であるスリーブが除去され、金属製のコンデンサ容器が露出している。また、本実施例では、平滑用コンデンサ３とケース１との間の絶縁性を保ちながら平滑用コンデンサ３と収納部１ａの底壁の上面との間の熱伝導性を向上させるために、平滑用コンデンサ３と収納部１ａの底壁の上面との間に、絶縁性を有する放熱部材９を介在させている。放熱部材９は、絶縁性，熱伝導性及び柔軟性を有するシート状の部材である。
【００３７】
さらに、本実施例では、平滑用コンデンサ３と入力側のバスバー４との間の絶縁性を保つために、平滑用コンデンサ３と入力側のバスバー４との間に絶縁部材１３を介在させている。絶縁部材１３は、絶縁性及び柔軟性を有するシート状の部材である。さらにまた、本実施例では、平滑用コンデンサ３の厚みを抑えたかたちで平滑用コンデンサ３を入力側のバスバー４と収納部１ａの底壁との間に搭載できるように、収納部１ａの底壁の上面側で平滑用コンデンサ３の搭載位置に対応する部位に窪み１８を形成し、その窪み１８に放熱部材９を介して平滑用コンデンサ３の一部分を収納している。
【００３８】
ケース１内には制御基板１４が収納されている。制御基板１４は、パワー半導体素子２３のスイッチング動作（オン・オフ）を制御するコントローラを構成するものであって、マイクロコンピュータや半導体素子などからなる制御用電子機器を搭載しており、半導体モジュール２に対して制御信号を出力している。第１乃至第４実施例では、半導体モジュールとコンデンサ固定台との間の空間に制御基板を配置してたが、本実施例では、半導体モジュール２の上方かつ蓋部１ｂの近傍に制御基板１４を配置している。
【００３９】
入力（直流正極及び直流負極）側のバスバー４は、ケース１の内部から外部に突出し、バッテリ２７に電気的に接続された入力端子１５に電気的に接続されている。また、入力側のバスバー４は、直流正極側のバスバー４と直流負極側のバスバー４とが絶縁部材１３を介して積層された、いわゆるラミネート構造になっている。出力（交流Ｕ相，交流Ｖ相，交流Ｗ相）側のバスバー１７は、ケース１の内部から外部に突出し、電動機２１の入力端子に電気的に接続された入力端子１６に電気的に接続されている。これらの構成は、第１乃至第４実施例と同様なものである。また、収納部１ａに設けられた放熱機構も第１実施例で説明したものと同じ構成である。
【００４０】
尚、本実施例では、絶縁部材であるスリーブが除去され、金属製のコンデンサ容器が露出した平滑用コンデンサ３を用いたが、これに代えて、絶縁部材であるスリーブで金属製のコンデンサ容器の外表面を覆った平滑用コンデンサを用いても構わない。この場合、平滑用コンデンサ３と入力側のバスバー４との間に設けられた絶縁部材１３は省略することができる。また、この場合、平滑用コンデンサ３と収納部１ａの底壁の上面との間に設けられた放熱部材９は、絶縁性を有する必要がない。
【００４１】
このように、本実施例では、入力側のバスバー４と収納部１ａの底壁との間に平滑用コンデンサ３を搭載し、平滑用コンデンサ３と収納部１ａの底壁の上面との間に放熱部材９を介在させて平滑用コンデンサ３と収納部１ａとを熱的に接触させているので、平滑用コンデンサ３の発熱の大部分をケース１内に放出することなく平滑用コンデンサ３から収納部１ａ、収納部１ａから放熱フィン１０に熱伝達させることができ、放熱フィン１０から外部及び送風ファン１１からの冷却風に効率よく放熱することができる。これにより、本実施例では、平滑用コンデンサ３の放熱性を向上させることができる。
【００４２】
従って、本実施例では、平滑用コンデンサ３にＥＳＲ（等価直列抵抗）の比較的大きな小型のものを用いることができるので（損失の低い大型のものを用いる必要がなくなるので）、インバータ装置１００における平滑用コンデンサ３の搭載スペースを縮小してインバータ装置１００の体格を小さくすることでき、インバータ装置１００の小型化を図ることができる。しかも、本実施例では、平滑用コンデンサ３の発熱がケース１内に放出されることがないので、ケース１内部の温度上昇を招くようなこともない。
【００４３】
また、本実施例では、入力側のバスバー４と収納部１ａの底壁との間に平滑用コンデンサ３を配置しているので、平滑用コンデンサ３と半導体モジュール２との間の距離をより短くすることができる。これにより、本実施例では、平滑用コンデンサ３から半導体モジュール２までのインダクタンスを低減することができので、スナバ回路などのインダクタンス低減手段をケース１内に搭載する必要がなくなる。従って、本実施例では、インバータ装置１００におけるスナバ回路などのインダクタンス低減手段の搭載スペースを縮小してインバータ装置１００の体格をさらに小さくすることでき、インバータ装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【００４４】
さらに、本実施例では、平滑用コンデンサ３として、絶縁部材であるスリーブが除去され、金属製のコンデンサ容器が露出したものを用いて、平滑用コンデンサ３自身の熱伝導性を向上させているので、平滑用コンデンサ３の放熱性能をさらに向上させることができる。従って、本実施例では、平滑用コンデンサ３をさらに小型化することができるので、インバータ装置１００のさらなる小型化を図ることができる。尚、本実施例では、平滑用コンデンサ３とバスバー４との間に絶縁部材１３を、平滑用コンデンサ３と収納部１ａの底壁の上面との間に、絶縁性を有する放熱部材９をそれぞれ介在させているので、ケース１と平滑用コンデンサ３との間の絶縁性を保つことができる。
【００４５】
さらにまた、本実施例では、収納部１ａの底壁の上面側で平滑用コンデンサ３の搭載位置に対応する部位に窪み１８を形成し、その窪み１８に放熱部材９を介して平滑用コンデンサ３の一部分を収納しているので、平滑用コンデンサ３の厚みを抑えたかたちで平滑用コンデンサ３を入力側のバスバー４と収納部１ａの底壁との間に搭載することができ、平滑用コンデンサ３の厚みによるインバータ装置１００の大型化を抑制することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、平滑用コンデンサの放熱性を向上させて平滑用コンデンサの小型化を図ることができるので、小型な電力変換装置を提供することができる。しかも、本発明によれば、装置内部の温度上昇を招くことなくそれを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のインバータ装置の内部構造を示す断面図。
【図２】図１のインバータ装置の回路構成を含む、電動車両の電機駆動システムの回路構成を示す回路図。
【図３】本発明の第２実施例のインバータ装置の内部構造を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施例のインバータ装置の内部構造を示す断面図。
【図５】本発明の第４実施例のインバータ装置の内部構造を示す断面図。
【図６】本発明の第５実施例のインバータ装置の内部構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…ケース、１ａ…収納部、１ｂ…蓋部、２…半導体モジュール、３…平滑用コンデンサ、４…バスバー、７，９，１２…放熱部材、８，１０…放熱フィン、１１…送風ファン、１３…絶縁部材、２１…電動機、２３…パワー半導体素子、２７…バッテリ、１００…インバータ装置。
【図１】
2004350400.tif 000003
【図２】
2004350400.tif 000004
【図３】
2004350400.tif 000005
【図４】
2004350400.tif 000006
【図５】
2004350400.tif 000007
【図６】
2004350400.tif 000008