CN115224955A - 功率转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的功率转换装置包括：具有连接端子的半导体模块、冷却器、控制基板、电容器模块、盖部、壳体和连接汇流条，在垂直于冷却器的顶面的方向上观察时，半导体模块、冷却器、控制基板和电容器模块重叠配置，电容器模块具有电容器单元、电容器壳体、树脂和电容器汇流条，电容器汇流条具有内侧延伸部、开口侧延伸部和外侧延伸部，连接汇流条从半导体模块的连接端子延伸至外侧延伸部的外侧面，并且具有沿与外侧延伸部的延伸方向平行的方向延伸的部分，连接汇流条的在外侧延伸部侧的端部设有电容器连接部。
Description
技术领域
本申请涉及功率转换装置。
背景技术
作为环境友好型汽车，正在开发电动汽车(EV：Electric Vehicle：电动汽车)、HEV(Hybrid Electric Vehicle：混合动力电动汽车)以及PHEV(Plug-in Hybrid ElectricVehicle：插电式混合动力电动汽车)等混合动力汽车。对于电动汽车或混合动力汽车，使用电动机作为动力源。当用交流电流驱动电动机时，为了将电池等直流电源提供的直流电流转换为交流电流，在车辆上搭载了包括逆变器的功率转换装置。功率转换装置包括：半导体模块，该半导体模块内置有将直流电流转换为交流电流的用于功率转换的开关半导体元件；半导体模块的驱动电路；用于控制它们的控制电路；以及用于平滑电流的电容器。近年来，随着功率转换装置的高输出化，半导体模块和电容器的尺寸有大型化的趋势。
另一方面，对于功率转换装置，要求其具有能够搭载在车辆上的搭载性，因此功率转换装置的小型化是一个重要的课题。为此，公开了一种通过有效地利用功率转换装置的壳体内部的空间来配置构成部件、或者将构成部件模块化等来实现小型化的功率转换装置(例如参照专利文献1)。虽然在车载环境中功率转换装置允许的空间限制严格，功率转换装置需要小型化，但是功率转换装置的高输出化也很重要，因此在有限的空间内确保配置高输出化的半导体模块的空间是很重要的。
在所公开的功率转换装置中，半导体模块和电容器通过电容器所具有的电容器汇流条连接。电容器汇流条从电容器延伸到半导体模块的侧部，并且在半导体模块侧的端部具有贯通孔。连接到半导体模块的导电板的前端也设置有贯通孔，并且双方的贯通孔通过螺钉紧固。半导体模块和电容器通过该螺钉紧固进行连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－183748号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1中，由于利用从电容器侧延伸到半导体模块的侧部的电容器汇流条连接半导体模块和电容器，因此能够使功率转换装置小型化。然而，由于使电容器汇流条从电容器延伸到半导体模块的侧部，因此在半导体模块的周边需要用于连接的空间，因此存在着在功率转换装置的有限的空间内难以确保配置高输出化的半导体模块的空间的问题。另外，为了确保绝缘距离，电容器汇流条与半导体模块的连接部需要与壳体壁面等导电部保持预先确定的间隙，因此存在着在功率转换装置的有限空间内难以确保配置高输出化的半导体模块的空间的问题。
此外，当电容器汇流条从电容器侧延伸到半导体模块的侧部时，由于密封电容器单元的树脂的影响，与半导体模块连接的电容器汇流条的前端部分的尺寸精度降低。因此，半导体模块和电容器的组装需要在确保一定的间隙等方面下功夫，因此在半导体模块的周边需要用于间隙等的空间，因此存在难以在功率转换装置的有限空间内确保配置高输出化的半导体模块的空间的问题。
因此，本申请的目的是获得一种确保配置高输出化的半导体模块的空间并且小型化的功率转换装置。
用于解决技术问题的技术手段
本申请所公开的功率转换装置包括：半导体模块，该半导体模块具有在内部设置有半导体元件并且形成为板状的主体部、以及电连接到半导体元件并从主体部突出的连接端子；冷却器，该冷却器具有底面、顶面、以及侧面，并且顶面热连接到半导体模块的一个面；控制基板，该控制基板用于控制半导体模块的动作；电容器模块，该电容器模块设置在冷却器的底面侧或冷却器的顶面侧并电连接到半导体模块；盖部，该盖部固定在冷却器的顶面，并将半导体模块、控制基板、以及设置在顶面侧时的电容器模块收纳在内；壳体，该壳体固定在冷却器的底面，并将设置在底面侧时的电容器模块收纳在内；以及连接汇流条，该连接汇流条用于连接半导体模块的连接端子和电容器模块，在垂直于冷却器的顶面的方向上观察时，半导体模块、冷却器、控制基板、以及电容器模块重叠配置，电容器模块具有电容器单元、收纳电容器单元并在冷却器侧开口的有底筒状的电容器壳体、将电容器单元密封在电容器壳体的内部的树脂、以及与电容器单元电连接并从树脂露出到外部的电容器汇流条，电容器汇流条具有：沿着电容器壳体的侧壁的内表面向开口侧延伸的内侧延伸部、从内侧延伸部的开口侧端部沿着侧壁的位于开口侧的端面向外侧延伸的开口侧延伸部、从开口侧延伸部的外侧端部沿着侧壁的外表面向底壁侧延伸的外侧延伸部，连接汇流条从半导体模块的连接端子延伸到外侧延伸部的外侧面，并具有沿平行于外侧延伸部的延伸方向的方向延伸的部分，在连接汇流条的外侧延伸部侧的端部设置有连接到外侧延伸部的电容器连接部。
发明效果
根据本申请所公开的功率转换装置，电容器汇流条具有沿电容器壳体的侧壁的外表面向底壁侧延伸的外侧延伸部，连接汇流条从半导体模块的连接端子延伸到外侧延伸部的外侧面为止，并具有沿与外侧延伸部的延伸方向平行的方向延伸的部分，在连接汇流条的外侧延伸部侧的端部设有与外侧延伸部连接的电容器连接部，因此，能将用于连接半导体模块和电容器模块的结构设置在电容器模块侧，因此，在冷却器的顶面侧能够确保配置高输出化的半导体模块的空间。由于能配置高输出化的半导体模块，因此能使功率转换装置高输出化。此外，能将用于连接半导体模块与电容器模块的结构设置在电容器模块一侧，沿电容器壳体的侧壁的外表面配置电容器汇流条，因而能缩小组装时所需的部件之间的间隙，能缩小考虑到电容器汇流条的配置尺寸精度的绝缘距离，因而能使功率转换装置小型化。
附图说明
图1是表示实施方式1的功率转换装置的外观的立体图。
图2是表示实施方式1的功率转换装置的主要部分的立体图。
图3是实施方式1的功率转换装置的分解立体图。
图4是表示在图1的A-A截面位置切断的功率转换装置的概要的剖视图。
图5是表示在图1的B-B截面位置切断的功率转换装置的概要的剖视图。
图6是实施方式2的功率转换装置的分解立体图。
图7是实施方式2的功率转换装置的剖视图。
图8是实施方式2的功率转换装置的剖视图。
图9是实施方式3的功率转换装置的分解立体图。
图10是实施方式3的功率转换装置的剖视图。
图11是实施方式3的功率转换装置的剖视图。
图12是实施方式4的功率转换装置的分解立体图。
图13是实施方式4的功率转换装置的剖视图。
图14是实施方式4的功率转换装置的剖视图。
图15是实施方式5的功率转换装置的分解立体图。
图16是实施方式5的功率转换装置的剖视图。
图17是实施方式5的功率转换装置的剖视图。
图18是实施方式6的功率转换装置的分解立体图。
具体实施方式
以下，基于附图对本申请的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。另外，各图中关于相同或相当的构件、部位，标注相同标号来进行说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1的功率转换装置100的外观的立体图，图2是表示功率转换装置100的主要部分的立体图，并且是去除盖部5和壳体6后表示的图，图3是功率转换装置100的分解立体图，图4是表示在图1的A-A截面位置切断的功率转换装置100的概要的剖视图，图5是表示在图1的B-B截面位置切断的功率转换装置100的概要的剖视图，并且是省略螺钉10后表示的图。将图1中的用箭头X表示的一侧设为功率转换装置100的正面侧，将用箭头Y表示的一侧设为功率转换装置100的侧面侧。功率转换装置100是将直流功率或交流功率转换为交流功率或直流功率并输出的装置。
＜功率转换装置100＞
功率转换装置100是例如电动汽车或混合动力汽车的车辆中使用的逆变器或转换器。为了驱动包括马达的电动机，逆变器将电池的直流电流转换为交流电流。为了对电池进行充电，转换器将由发电机产生的交流电流转换成直流电流。另外，功率转换装置100通过升压转换器和降压转换器来转换电压以在低压电池和高压电池之间交换能量。
如图3所示，功率转换装置100包括：半导体模块1；电连接到半导体模块1的电容器模块2；具有底面3b、顶面3a和侧面3c的冷却器3；用于控制半导体模块1的动作的控制基板4；盖部5；壳体6；以及用于连接半导体模块1和电容器模块2的连接汇流条7。在垂直于冷却器3的顶面3a的方向上观察时，半导体模块1、冷却器3、控制基板4和电容器模块2重叠配置。由于半导体模块1、冷却器3、控制基板4和电容器模块2重叠配置，因此能使功率转换装置100小型化。如图1所示，在功率转换装置100中，盖部5和壳体6例如通过螺钉(未图示出)安装到冷却器3上，冷却器3、盖部5和壳体6构成框体结构而搭载在车辆上。另外，在图1中未图示出与功率转换装置100的输入和输出有关的开口部。
半导体模块1包括：在内部设置有半导体元件(未图示出)并且形成为板状的主体部1a；电连接到半导体元件并从主体部1a突出的连接端子即第一连接端子1b和第二连接端子1c。冷却器3的顶面3a热连接到半导体模块1的主体部1a的一个面。在功率转换装置100中，当驱动半导体模块1时，半导体元件和连接到半导体元件的电路发热。因此，冷却器3对半导体模块1进行冷却。通过使用冷却器3进行冷却，抑制半导体模块1的升温。通过抑制半导体模块1的升温，能有效地驱动小型且高密度的功率转换装置100。
在本实施方式中，功率转换装置100具有在图1所示的箭头Y的方向上较小，而在箭头X的方向上较大的形状，但是功率转换装置100的形状不限于此。根据搭载功率转换装置100的允许空间，功率转换装置100也可以具有在箭头Y的方向上较大，而在箭头X的方向上较小的形状。此外，如图2所示，将半导体模块1和电容器模块2之间的连接配置在功率转换装置100的尺寸较小的Y方向的侧面侧，从而抑制了功率转换装置100的整体尺寸的大型化。后面将详细描述半导体模块1和电容器模块2之间的连接。
功率转换装置100当然也能用于车载用以外的用途。此外，尽管在图2中省略了，但是功率转换装置100使用升压电抗器等电气部件，用于连接升压电抗器等和半导体模块1的端子台等被安装在功率转换装置100的内部。
＜半导体模块1和冷却器3＞
对半导体模块1和冷却器3进行说明。半导体模块1所具有的半导体元件是构成功率转换装置100的逆变器、转换器、电子继电器等的电子部件。第一连接端子1b是用于电连接半导体元件和控制基板4的端子。第二连接端子1c是用于电连接半导体元件和电容器模块2的端子。表示半导体模块1的温度、动作状态、异常状态的信号等通过第一连接端子1b从半导体模块1传输到控制基板4。此外，用于控制半导体模块1的控制信号通过第一连接端子1b从控制基板4传输到半导体模块1。电池(未图示出)的直流电流通过第二连接端子1c经由电容器模块2传输到半导体模块1。在本实施方式中，示出了包括6个第二连接端子1c的结构，但是第二连接端子1c的数量并不限于此，可以少于6个，也可以多于6个。
如图3所示，冷却器3包括主体部30、板状的基座31和制冷剂流路33。主体部30和基座31通过接合部32接合并一体化。通过螺钉紧固或FSW(Friction Stir Welding：摩擦搅拌接合)来进行接合。通过主体部30和基座31的接合，在主体部30的内部形成制冷剂流路33。制冷剂通过设置在冷却器3的侧面3c上的配管(未图示出)被导入制冷剂流路33的内部，在通过制冷剂流路33之后被排出到外部。将例如水或乙二醇溶液用作为制冷剂。基座31被制冷剂冷却，并且热连接到冷却器3的顶面3a即基座31的上表面的半导体模块1也被制冷剂冷却。
如图1所示，冷却器3的侧面3c露出到外部。通过这样构成，能容易地将在功率转换装置100的内部从半导体模块1和电容器模块2等产生的热量散热到外部。冷却器3由例如铝压铸制成。
冷却器3与盖部5和壳体6一体化，从而构成功率转换装置100的框体结构。根据该结构，功率转换装置100能具有能够承受由发动机和变速器等引起的车辆振动等负荷的机械强度。此外，通过该结构，功率转换装置100具有能够搭载在发动机室内的节省空间性。由此，冷却器3具有适合于车载用的功率转换装置100的结构。
＜电容器模块2＞
电容器模块2设置在冷却器3的底面3b侧或冷却器3的顶面3a侧。在本实施方式中，如图3所示，电容器模块2配置在冷却器3的底面3b侧。电容器模块2包括：电容器单元20(图3中未图示出)、收纳电容器单元20并在冷却器3侧开口的有底筒状的电容器壳体21、将电容器单元20密封在电容器壳体21的内部的树脂23、以及与电容器单元20电连接并从树脂23露出到外部的电容器汇流条22。电容器模块2在电容器壳体21的侧壁的外表面上具有同壳体6固定的紧固脚24。电容器壳体21由例如PPS(聚苯硫醚)等树脂制成。连接到连接汇流条7的电容器汇流条22的详细情况将在后面描述。
在本实施方式中，电容器壳体21形成为有底的矩形筒状，半导体模块1的主体部1a形成为矩形板状。电容器壳体21的底壁的长边和短边中的一方或双方的长度分别形成为短于半导体模块1的主体部1a的长边和短边中的一方或双方各自的长度。如图4所示，在本实施方式中，电容器壳体21的底壁的短边长度形成为短于半导体模块1的主体部1a的短边长度。通过这样构成，能确保与电容器模块2重叠配置的半导体模块1的主体部1a的空间不受电容器壳体21的大小影响。另外，电容器壳体21的底壁的长边长度可以形成为短于半导体模块1的主体部1a的长边长度。另外，电容器壳体21和半导体模块1的主体部1a的形状不限于矩形，也可以是其他形状。
＜盖部5和壳体6＞
盖部5将半导体模块1、控制基板4、以及设置在冷却器3的顶面3a侧时的电容器模块2收纳在内。盖部5例如通过螺钉固定到冷却器3的顶面3a。盖部5例如由SPCE(冷轧钢板)制成。壳体6将配置在冷却器3的底面3b侧时的电容器模块2收纳在内，例如通过螺钉固定到冷却器3的底面3b。壳体6例如由ADC 12(铝合金)制成。
如图4和图5所示，盖部5和壳体6形成为在从冷却器3的两侧的侧面3c向外部远离的方向上不突出，确保与半导体模块1、控制基板4、电容器汇流条22等导电部具有适当的绝缘距离。冷却器3的底面3b和壳体6之间的固定部分可以在能够进行紧固作业且不妨碍电容器汇流条22和连接汇流条7之间的紧固作业的范围内设定高度。作为一个例子，也可以使作为壳体6和冷却器3之间的固定部分的冷却器3的底面3b的外周突出成肋状。由此，壳体6具有不妨碍电容器汇流条22和连接汇流条7之间的紧固作业的结构，并且具有易于制造的结构，因此，能提高功率转换装置100的组装性，并且能提高功率转换装置100的生产率。
冷却器3的顶面3a和盖部5之间的固定部分可以设定任意高度。作为盖部5和冷却器3的固定部分的冷却器3的顶面3a的外周可以突出成肋状。通过使固定部分突出，能降低盖部5的高度，因此能提高盖部5的生产率。另外，通过使冷却器3的固定部分突出，在冷却器3的顶面3a的外周部构成肋条，因而提高冷却器3的刚性，从而能提高功率转换装置100的耐振性。
＜半导体模块1和电容器模块2的连接结构＞
对半导体模块1和电容器模块2之间的连接结构进行说明。如图4所示，连接到连接汇流条7的电容器汇流条22具有内侧延伸部22a、开口侧延伸部22b和外侧延伸部22c。内侧延伸部22a沿着电容器壳体21的侧壁的内表面向开口侧延伸。开口侧延伸部22b从内侧延伸部22a的开口侧端部沿着侧壁在开口侧的端面向外侧延伸。外侧延伸部22c从开口侧延伸部22b的外侧端部沿着侧壁的外表面向底壁侧延伸。沿着侧壁的外表面向底壁侧延伸是指外侧延伸部22c沿侧壁的外表面向接近底壁的一侧延伸，或者外侧延伸部22c沿侧壁的外表面向接近底壁的方向延伸。
连接汇流条7从半导体模块1的第二连接端子1c延伸到外侧延伸部22c的外侧面，并且具有在平行于外侧延伸部22c的延伸方向的方向上延伸的部分。连接汇流条7在位于外侧延伸部22c侧的端部设置有连接到外侧延伸部22c的电容器连接部7a。电容器连接部7a是贯通孔，电容器连接部7a通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1中，从而连接汇流条7和电容器汇流条22电连接。
通过这样构成，能将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2一侧，因此，能在冷却器3的顶面3a一侧确保用于配置高输出化的半导体模块1的空间。由于能配置高输出化的半导体模块1，因此能实现功率转换装置100的高输出化。另外，能将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2一侧，因此不需要在冷却器3的顶面3a一侧的连接空间，因而能使功率转换装置100小型化。此外，与用树脂密封的电容器汇流条从电容器模块一侧向半导体模块一侧延伸的情况相比，电容器汇流条22沿电容器壳体21的侧壁的外表面配置，因此能提高电容器汇流条22的连接到半导体模块1的部分的配置的尺寸精度。因此，功率转换装置100的组装性提高，组装时所需的部件之间的间隙减小，能使考虑到电容器汇流条22的配置的尺寸精度的绝缘距离缩小，因而能使功率转换装置100小型化。
在本实施方式中，半导体模块1的第二连接端子1c和连接汇流条7一体地形成。通过这样构成，能减少功率转换装置100的部件数量，因此能提高功率转换装置100的生产率。另外，由于不需要连接第二连接端子1c和连接汇流条7的部位，因此能使功率转换装置100小型化。
冷却器3具有作为贯穿顶面3a和底面3b之间的贯通孔的贯通开口部34。贯通开口部34设置在制冷剂流路33和侧面3c之间。连接汇流条7贯穿贯通开口部34地配置。通过这样构成，能在确保连接汇流条7绝缘的同时使功率转换装置100小型化。
第二连接端子1c和连接汇流条7的至少一部分用树脂11覆盖。通过这样构成，能提高第二连接端子1c和连接汇流条7的用树脂11覆盖的部分与周围的导电部之间的绝缘性。此外，通过利用树脂提高刚性和尺寸精度，从而能提高第二连接端子1c和连接汇流条7的用树脂11覆盖的部分的抗振性。
在本实施方式中，如图5所示，树脂11被设置到贯通开口部34的部分为止，但不限于此。可以使树脂11延伸到电容器模块2的侧面部分为止地进行设置。另外，在本实施方式中，如图3所示，将树脂11设置在并排设置在右侧的两个连接汇流条7上，但是也可以将树脂11设置在其他连接汇流条7上。此外，在树脂11上可以设置有固定到冷却器3的部分。例如，树脂11可以设有沿顶面3a延伸的部分，将插入衬套配置在延伸的部分上，并将树脂11经由插入衬套固定到冷却器3。
如上所述，在实施方式1的功率转换装置100中，电容器汇流条22具有沿电容器壳体21的侧壁的外表面向底壁侧延伸的外侧延伸部22c，连接汇流条7从半导体模块1的第二连接端子1c延伸到外侧延伸部22c的外侧面，并且具有在平行于外侧延伸部22c的延伸方向的方向上延伸的部分，在连接汇流条7的位于外侧延伸部22c侧的端部设置有连接到外侧延伸部22c的电容器连接部7a，因此可以将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2一侧，因此能在冷却器3的顶面3a一侧确保用于配置高输出化的半导体模块1的空间。由于能配置高输出化的半导体模块1，因此能使功率转换装置100进行高输出化。另外，能将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2一侧，因此不需要在冷却器3的顶面3a侧的连接空间，因而能使功率转换装置100小型化。
在垂直于冷却器3的顶面3a的方向上观察时，半导体模块1、冷却器3、控制基板4和电容器模块2重叠配置，因此能使功率转换装置100小型化。此外，当半导体模块1的第二连接端子1c和连接汇流条7一体地形成时，能减少功率转换装置100的部件数量，因而能提高功率转换装置100的生产率。另外，由于不需要连接第二连接端子1c和连接汇流条7的部位，因此能使功率转换装置100小型化。
当第二连接端子1c和连接汇流条7的至少一部分被树脂11覆盖时，能提高第二连接端子1c和连接汇流条7的用树脂11覆盖的部分与周围导电部之间的绝缘性。此外，当冷却器3具有在顶面3a和底面3b之间贯穿的贯通开口部34，并且连接汇流条7贯穿贯通开口部34地配置时，能在确保连接汇流条7绝缘的同时，使功率转换装置100小型化。
当冷却器3的侧面3c露出到外部时，能容易地将在功率转换装置100的内部从半导体模块1和电容器模块2等产生的热量散热到外部。另外，当电容器壳体21形成为有底的矩形筒状，半导体模块1的主体部1a形成为矩形板形，电容器壳体21的底壁的长边和短边中的一方或双方的长度分别小于半导体模块1的主体部1a的长边和短边中的一方或双方各自的长度时，能确保与电容器模块2重叠配置的半导体模块1的主体部1a的空间而不受电容器壳体21的大小的影响。
实施方式2.
对实施方式2所涉及的功率转换装置100进行说明。图6是实施方式2所涉及的功率转换装置100的分解立体图，图7是功率转换装置100的剖视图，并且是表示在与图1的A-A截面位置相同的位置切断的功率转换装置100的概要的图，图8是功率转换装置100的剖视图，并且是表示在与图1的B-B截面位置相同的位置切断并省略了螺钉10的图。实施方式2的功率转换装置100中的连接汇流条7具有与实施方式1不同的结构。
如图6所示，半导体模块1具有六个第二连接端子1c。六个第二连接端子1c从半导体模块1的主体部1a的另一个面沿冷却器3的顶面3a的法线方向延伸。连接汇流条7具有端子连接部7b、导体板7c、延伸连接部7d和电容器连接部7a。端子连接部7b是分别连接到六个第二连接端子1c的端子。导体板7c是将六个端子连接部7b相互连接的板。延伸连接部7d连接到导体板7c并沿平行于外侧延伸部22c的延伸方向的方向延伸。电容器连接部7a设置在延伸连接部7d的位于外侧延伸部22c侧的端部。电容器连接部7a是贯通孔，电容器连接部7a通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1，从而连接汇流条7和电容器汇流条22进行电连接。
通过这样构成，与通过树脂密封的电容器汇流条从电容器模块侧向半导体模块侧延伸的情况相比，能提高电容器汇流条22的连接到半导体模块1的部分的配置的尺寸精度。因此，功率转换装置100的组装性提高，组装时所需的部件之间的间隙缩小，能使考虑到电容器汇流条22的配置的尺寸精度的绝缘距离缩小，因而能使功率转换装置100小型化。另外，由于连接汇流条7的端子连接部7b分别连接到多个第二连接端子1c，因此与实施方式1相比，连接汇流条7和电容器汇流条22的数量能减少。由于连接汇流条7和电容器汇流条22的数量能减少，因此能提高功率转换装置100的生产率。
连接汇流条7由导电性良好且热传导率较高的铜或铜合金等金属制成。延伸连接部7d的至少一部分和导体板7c由树脂7e覆盖。通过这样构成，能提高延伸连接部7d和导体板7c的用树脂7e覆盖的部分与周围导电部之间的绝缘性。
连接汇流条7通过树脂7e的一部分固定到冷却器3。树脂7e上设有沿顶面3a延伸的部分即凸缘部7f，将插入衬套12设置在凸缘部7f上。连接汇流条7通过插入衬套12固定到冷却器3。连接汇流条7的固定方法并不限于此，也可以使设置在树脂7e的一部分上的突起部与设置在冷却器3的顶面3a侧的孔部嵌合，将连接汇流条7固定到冷却器3。通过这样构成，连接汇流条7通过树脂7e与冷却器3接触，因此能有效地冷却连接汇流条7。此外，能通过连接汇流条7有效地冷却第二连接端子1c和电容器汇流条22。此外，由于能通过凸缘部7f将连接汇流条7准确地配置在冷却器3上，因此能提高电容器汇流条22和连接汇流条7的生产率。
在本实施方式中，如图7所示，树脂7e被设置到贯通开口部34的一部分为止，但不限于此。可以使树脂7延伸到电容器模块2的侧面部分为止地进行设置。在本实施方式中，连接汇流条7与半导体模块1相邻，在半导体模块1的主体部1a的另一个面侧，端子连接部7b和第二连接端子1c连接。因此，能将连接汇流条7的一部分配置在半导体模块1的另一个面上，因而能使功率转换装置100小型化。当将连接汇流条7的一部分配置在半导体模块1的另一个面上时，能将金属板或金属箔配置在连接汇流条7的上部。金属板或金属箔作为减少控制基板4从外部受到的电磁噪声的影响的屏蔽件发挥功能。
可以构成为通过集中在高电位侧和低电位侧的布线结构，连接半导体模块1和电容器模块2。半导体模块1具有多个高电位侧的第二连接端子1c1和多个低电位侧的第二连接端子1c2。电容器汇流条22具有高电位侧的外侧延伸部22c2和低电位侧的外侧延伸部22c3。
连接汇流条7具有连接到多个高电位侧的第二连接端子1c1中的每一个的高电位侧的端子连接部7b1、连接到多个低电位侧的第二连接端子1c2中的每一个的低电位侧的端子连接部7b2、将多个高电位侧的端子连接部7b1彼此连接的高电位侧的导体板7c1、以及将多个低电位侧的端子连接部7b2彼此连接的低电位侧的导体板7c2。此外，连接汇流条7具有：连接到高电位侧的导体板7c1并沿与高电位侧的外侧延伸部22c2的延伸方向平行的方向延伸的高电位侧的延伸连接部7d1；连接到低电位侧的导体板7c2并沿与低电位侧的外侧延伸部22c3的延伸方向平行的方向延伸的低电位侧的延伸连接部7d2；设置在高电位侧的延伸连接部7d1的位于高电位侧的外侧延伸部22c2一侧的端部上的高电位侧的电容器连接部7a1；以及设置在低电位侧的延伸连接部7d2的位于低电位侧的外侧延伸部22c3一侧的端部的低电位侧的电容器连接部7a2。
高电位侧的导体板7c1和低电位侧的导体板7c2隔开间隔地平行配置。通过这样构成，能实现半导体模块1和电容器模块2之间的布线低电感化。
如上所述，在实施方式2的功率转换装置100中，连接汇流条7包括端子连接部7b、导体板7c、延伸连接部7d和电容器连接部7a，端子连接部7b是连接到多个第二连接端子1c中的每一个的端子，因此，能减少连接汇流条7和电容器汇流条22的数量，因而能提高功率转换装置100的生产率。此外，以通过集中在高电位侧和低电位侧的布线结构连接半导体模块1和电容器模块2的结构，将高电位侧的导体板7c1和低电位侧的导体板7c2隔开间隔地平行配置时，能实现半导体模块1和电容器模块2之间的布线低电感化。
当第二连接端子1c从半导体模块1的主体部1a的另一个面沿冷却器3的顶面3a的法向方向延伸时，能将连接汇流条7的一部分配置在半导体模块1的另一个面上，因而能使功率转换装置100小型化。此外，当延伸连接部7d的至少一部分和导体板7c由树脂7e覆盖时，能提高延伸连接部7d和导体板7c的由树脂11覆盖的部分与周围的导电部之间的绝缘性。当连接汇流条7通过树脂7e的一部分固定到冷却器3时，能有效地冷却连接汇流条7。此外，能通过连接汇流条7有效地冷却第二连接端子1c和电容器汇流条22。
实施方式3.
对实施方式3所涉及的功率转换装置100进行说明。图9是实施方式3所涉及的功率转换装置100的分解立体图，图10是功率转换装置100的剖视图，并且是表示在由树脂11覆盖的连接汇流条7之间的位置切断的功率转换装置100的概要的图，图11是功率转换装置100的剖视图，并且是表示在与图1的B-B截面位置相同的位置切断并省略螺钉10的图。实施方式3的功率转换装置100中的电容器模块2的配置具有与实施方式1不同的结构。
在本实施方式中，如图10所示，电容器模块2配置在冷却器3的顶面3a侧且位于控制基板4和盖部5之间。由于控制基板4设置在半导体模块1和电容器模块2之间，因此连接汇流条7通过控制基板4的侧部并从半导体模块1的第二连接端子1c延伸到外侧延伸部22c的外侧面。连接汇流条7具有在平行于外侧延伸部22c的延伸方向的方向上延伸的部分。连接汇流条7中，在连接汇流条7的位于外侧延伸部22c侧的端部设置有连接到外侧延伸部22c的电容器连接部7a。电容器连接部7a是贯通孔，电容器连接部7a通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1，连接汇流条7和电容器汇流条22进行电连接。
由此，在实施方式3的功率转换装置100中，与通过树脂密封的电容器汇流条从电容器模块一侧向半导体模块一侧延伸的情况相比，能提高电容器汇流条22的连接到半导体模块1的部分的配置的尺寸精度。因此，功率转换装置100的组装性提高，组装时所需的部件之间的间隙缩小，能使考虑到电容器汇流条22的配置的尺寸精度的绝缘距离缩小，因而能使功率转换装置100小型化。
由于没有将电容器模块2设置在冷却器3的底面3b侧，因此能将升压电抗器、升压转换器和降压转换器等需要冷却的电气部件设置在冷却器3的底面3b侧，因此这些电气部件能由冷却器3有效地冷却。此外，由于能使这些电气部件接近冷却器3有效地进行配置，因此能得到节省空间的功率转换装置100。此外，由于构成为连接汇流条7不贯穿冷却器3，因此在冷却器3上不需要贯通开口部34，因此能提高功率转换装置100的生产率。
实施方式4.
对实施方式4所涉及的功率转换装置100进行说明。图12是实施方式4的功率转换装置100的分解透视图，图13是功率转换装置100的剖视图，并且是示出了在避开螺钉10的低电位侧的延伸连接部7d2的位置切断的功率转换装置100的概要的图，图14是功率转换装置100的剖视图，并且是示出了在与图1的B-B截面位置相同的位置切断并省略螺钉10的图。实施方式4的功率转换装置100中的电容器模块2的配置具有与实施方式2不同的结构。
在本实施方式中，如图13所示，电容器模块2配置在冷却器3的顶面3a侧且位于控制基板4和盖部5之间。由于控制基板4设置在半导体模块1和电容器模块2之间，因此连接汇流条7的延伸连接部7d通过控制基板4的侧部，并沿平行于外侧延伸部22c的延伸方向的方向延伸。电容器连接部7a设置在延伸连接部7d的位于外侧延伸部22c侧的端部。电容器连接部7a是贯通孔，电容器连接部7a通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1，连接汇流条7和电容器汇流条22进行电连接。
在本实施方式中，将连接汇流条7的由树脂7e覆盖的部分配置在半导体模块1的另一个面上，如图12所示，在连接汇流条7的树脂7e的上部配置由金属板或金属箔制成的屏蔽件7g。屏蔽件7g以低阻抗电连接到冷却器3。屏蔽件7g减少控制基板4从外部受到的电磁噪声的影响。
如上所述，在实施方式4的功率转换装置100中，在半导体模块1和控制基板4之间设置以低阻抗连接到冷却器3的屏蔽件7g，因此，能够有效地降低控制基板4从外部受到的电磁噪声的影响。
实施方式5.
对实施方式5所涉及的功率转换装置100进行说明。图15是实施方式5的功率转换装置100的分解立体图，图16是功率转换装置100的剖视图，并且是表示在冷却器3的贯通开口部34的位置切断并省略螺钉10的功率转换装置100的概要的图，图17是功率转换装置100的剖视图，并且是在半导体模块1的侧部与第一连接端子1b之间的位置切断的图。实施方式5的功率转换装置100中的连接汇流条7和电容器汇流条22的配置具有与实施方式1不同的结构。
电容器壳体21形成为有底的矩形筒状，半导体模块1的主体部1a形成为矩形板状。第二连接端子1c设置在半导体模块1的主体部1a的短边侧即正面侧。与第二连接端子1c一体形成的连接汇流条7设置在半导体模块1的主体部1a的短边侧即正面侧。电容器汇流条22设置在电容器壳体21的底壁的短边侧即正面侧。连接汇流条7的电容器连接部7a通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1，连接汇流条7和电容器汇流条22电连接。
在本实施方式中，将连接汇流条7和电容器汇流条22仅配置在半导体模块1的主体部1a的一个短边侧和电容器壳体21的底壁的一个短边侧，但不限于此，也可以将连接汇流条7和电容器汇流条22也配置在半导体模块1的主体部1a的另一个短边侧和电容器壳体21的底壁的另一个短边侧。当将连接汇流条7和电容器汇流条22配置在双方的短边侧时，连接汇流条7和电容器汇流条22在双方的短边侧电连接。
另外，连接汇流条7的结构并不限于与第二连接端子1c一体形成的结构，也可以是实施方式2所示的分开地形成的连接汇流条7的结构。另外，可以将电容器模块2配置在冷却器3的顶面3a侧。
由此，在实施方式5的功率转换装置100中，能将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2侧，因此，能在冷却器3的顶面3a侧确保配置高输出化的半导体模块1的空间。由于能配置高输出化的半导体模块1，因此能使功率转换装置100进行高输出化。另外，能将用于连接半导体模块1和电容器模块2的结构设置在电容器模块2侧，因此不需要在冷却器3的顶面3a侧的连接空间，因而能使功率转换装置100小型化。
实施方式6.
对实施方式6所涉及的功率转换装置100进行说明。图18是实施方式6所涉及的功率转换装置100的分解立体图。实施方式6的功率转换装置100与实施方式1不同，构成为具备多个半导体模块1。
功率转换装置100包括多个半导体模块1。在本实施方式中，功率转换装置100包括三个半导体模块1，但是半导体模块1的数量不限于此。在冷却器3的顶面3a上，多个半导体模块1沿相同方向排列配置。多个半导体模块1的一个面和冷却器3的顶面3a热连接。
多个半导体模块1中的每一个在功率转换装置100的侧面侧具有第二连接端子1c。与第二连接端子1c一体形成的连接汇流条7设置在功率转换装置100的侧面侧。电容器汇流条22设置在功率转换装置100的侧面侧。连接汇流条7的电容器连接部7a(图18中未图示出)通过螺钉10紧固到设置在外侧延伸部22c侧的端部的螺纹孔22c1，连接汇流条7和电容器汇流条22电连接。
在本实施方式中，连接汇流条7和电容器汇流条22仅配置在功率转换装置100的一个侧面侧，但是不限于此，连接汇流条7和电容器汇流条22也可以还配置在功率转换装置100的另一个侧面侧。当将连接汇流条7和电容器汇流条22配置在双方的侧面侧时，连接汇流条7和电容器汇流条22在双方的侧面侧电连接。
另外，连接汇流条7的结构并不限于与第二连接端子1c一体形成的结构，也可以是实施方式2所示的分开地形成的连接汇流条7的结构。另外，可以将电容器模块2配置在冷却器3的顶面3a侧。
如上所述，在实施方式6的功率转换装置100中，功率转换装置100包括多个半导体模块1，多个半导体模块1在冷却器3的顶面3a上沿相同方向排列配置，多个半导体模块1的一个面与冷却器3的顶面3a热连接，因此，能将具有不同输出特性的半导体模块1用于功率转换装置100。此外，可以由一个冷却器3冷却多个半导体模块1。此外，当通过来自功率转换装置100的三相交流电使多个电动机动作时，能在功率转换装置100中转换与电动机所需的输出相对应的三相交流电。
另外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
1半导体模块，1a主体部，1b第一连接端子，1c第二连接端子，1c1高电位侧的第二连接端子，1c2低电位侧的第二连接端子，2电容器模块，3冷却器，3a顶面，3b底面，3c侧面，4控制基板，5盖部，6壳体，7连接汇流条，7a电容器连接部，7b端子连接部，7c导体板，7d延伸连接部，7e树脂，7f凸缘部，7g屏蔽件，10螺钉，11树脂，12插入衬套，20电容器单元，21电容器壳体，22电容器汇流条，22a内侧延伸部，22b开口侧延伸部，22c外侧延伸部，22c1螺纹孔，22c2高电位侧的外侧延伸部，22c3低电位侧的外侧延伸部，23树脂，24紧固脚，30主体部，31基座，32接合部，33制冷剂流路，34贯通开口部，100功率转换装置。
Claims (12)
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
半导体模块，该半导体模块具有在内部设置有半导体元件并且形成为板状的主体部、以及电连接到所述半导体元件并从所述主体部突出的连接端子；
冷却器，该冷却器具有底面、顶面、以及侧面，并且所述顶面热连接到所述半导体模块的一个面；
控制基板，该控制基板用于控制所述半导体模块的动作；
电容器模块，该电容器模块设置在所述冷却器的所述底面侧或所述冷却器的所述顶面侧，并电连接到所述半导体模块；
盖部，该盖部固定在所述冷却器的所述顶面，并将所述半导体模块、所述控制基板、以及设置在所述顶面侧时的所述电容器模块收纳在内；
壳体，该壳体固定在所述冷却器的所述底面，并将设置在所述底面侧时的所述电容器模块收纳在内；以及
连接汇流条，该连接汇流条用于连接所述半导体模块的所述连接端子和所述电容器模块，
在垂直于所述冷却器的所述顶面的方向上观察时，所述半导体模块、所述冷却器、所述控制基板、以及所述电容器模块重叠配置，
所述电容器模块具有电容器单元、收纳所述电容器单元并在所述冷却器侧开口的有底筒状的电容器壳体、将所述电容器单元密封在所述电容器壳体的内部的树脂、以及与所述电容器单元电连接并从所述树脂露出到外部的电容器汇流条，
所述电容器汇流条具有沿着所述电容器壳体的侧壁的内表面向开口侧延伸的内侧延伸部、从所述内侧延伸部的开口侧端部沿着所述侧壁的位于开口侧的端面向外侧延伸的开口侧延伸部、以及从所述开口侧延伸部的外侧端部沿着所述侧壁的外表面向底壁侧延伸的外侧延伸部，
所述连接汇流条从所述半导体模块的所述连接端子延伸到所述外侧延伸部的外侧面，并具有沿平行于所述外侧延伸部的延伸方向的方向延伸的部分，在所述连接汇流条的位于所述外侧延伸部侧的端部设置有连接到所述外侧延伸部的电容器连接部。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述半导体模块的所述连接端子和所述连接汇流条一体形成。
3.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于，
所述连接端子和所述连接汇流条的至少一部分被树脂覆盖。
4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述半导体模块具有多个所述连接端子，
所述连接汇流条包括：端子连接部，该端子连接部连接到多个所述连接端子中的每一个；导体板，该导体板将多个所述端子连接部相互连接；延伸连接部，该延伸连接部连接到所述导体板并且沿平行于所述外侧延伸部的延伸方向的方向延伸；以及所述电容器连接部，所述电容器连接部设置在所述延伸连接部的位于所述外侧延伸部侧的端部。
5.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，
所述半导体模块具有多个高电位侧的所述连接端子和多个低电位侧的所述连接端子，
所述电容器汇流条具有高电位侧的所述外侧延伸部和低电位侧的所述外侧延伸部，
所述连接汇流条具有：高电位侧的所述端子连接部，该高电位侧的所述端子连接部连接到多个高电位侧的所述连接端子中的每一个；低电位侧的所述端子连接部，该低电位侧的所述端子连接部连接到多个低电位侧的所述连接端子中的每一个；高电位侧的所述导体板，该高电位侧的所述导体板用于将多个高电位侧的所述端子连接部相互连接；低电位侧的所述导体板，该低电位侧的所述导体板用于将多个低电位侧的所述端子连接部相互连接；高电位侧的延伸连接部，该高电位侧的延伸连接部连接到高电位侧的所述导体板并沿平行于高电位侧的所述外侧延伸部的延伸方向的方向延伸；低电位侧的延伸连接部，该低电位侧的延伸连接部连接到低电位侧的所述导体板并沿平行于低电位侧的所述外侧延伸部的延伸方向的方向延伸；高电位侧的所述电容器连接部，该高电位侧的所述电容器连接部设置在高电位侧的所述延伸连接部的位于高电位侧的所述外侧延伸部侧的端部；以及低电位侧的所述电容器连接部，该低电位侧的所述电容器连接部设置在低电位侧的所述延伸连接部的位于低电位侧的所述外侧延伸部侧的端部，
高电位侧的所述导体板和低电位侧的所述导体板隔开间隔地平行配置。
6.如权利要求4或5所述的功率转换装置，其特征在于，
所述半导体模块的所述连接端子从所述半导体模块的所述主体部的另一个面沿所述冷却器的所述顶面的法线方向延伸。
7.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述延伸连接部的至少一部分和所述导体板被树脂覆盖。
8.如权利要求7所述的功率转换装置，其特征在于，
所述连接汇流条通过所述树脂的一部分固定到所述冷却器。
9.如权利要求1至8中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述冷却器具有在所述顶面和所述底面之间贯穿的贯通孔，
所述连接汇流条贯穿所述贯通孔地进行配置。
10.如权利要求1至9中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述冷却器的所述侧面露出到外部。
11.如权利要求1至10中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述电容器壳体形成为有底的矩形筒状，所述半导体模块的所述主体部形成为矩形板状，
所述电容器壳体的所述底壁的长边和短边中的一方或双方各自的长度短于所述半导体模块的所述主体部的长边和短边中的一方或双方各自的长度。
12.如权利要求1至11中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
包括多个所述半导体模块，
多个所述半导体模块沿相同方向排列配置在所述冷却器的所述顶面上，
多个所述半导体模块的一个面与所述冷却器的所述顶面热连接。
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