JP2005123265A - Power device cooling apparatus and inverter unit for motor driving - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、高圧化が進むハイブリッド自動車用のインバータユニット等に適用される技術に関する。 The present invention relates to a technique applied to, for example, an inverter unit for a hybrid vehicle whose pressure is increasing.
近年、トランジスタ等のパワーデバイスの高圧化、高周波数化が進んでいる。そして、電流が増加することにより、導線や半導体チップからの熱の発生が大きくなる。また、高周波数化が進むことにより、トランジスタでのスイッチングロスが大きくなり、そのロスにより熱が発生する。 In recent years, power devices such as transistors have been increased in pressure and frequency. As the current increases, the generation of heat from the conductor and the semiconductor chip increases. As the frequency increases, switching loss in the transistor increases, and heat is generated due to the loss.
従来では、パワーデバイスを組込んだパワーモジュールのケースを、ヒートシンクや、冷却管を組込んだ水冷ジャケットで冷却する構成が採用されている。 Conventionally, a configuration in which a case of a power module incorporating a power device is cooled by a water cooling jacket incorporating a heat sink or a cooling pipe has been adopted.
しかしながら、上述したように、パワーモジュールのケースを冷却する構成では、効率的な冷却が行えないという問題があった。 However, as described above, the configuration in which the case of the power module is cooled has a problem that efficient cooling cannot be performed.
すなわち、モジュールのケースを冷却する構成では、主な熱発生源であるパワーモジュールと直接的な冷却対象となるケースとの間に比較的大きな熱抵抗がある。このため、パワーモジュールからの熱が伝達されるケースと、ヒートシンクや水冷ジャケット等の熱交換部位における冷媒との間で効率的な熱交換を行うことができない。 That is, in the configuration in which the module case is cooled, there is a relatively large thermal resistance between the power module that is the main heat generation source and the case that is the direct cooling target. For this reason, efficient heat exchange cannot be performed between the case where heat from the power module is transmitted and the refrigerant in the heat exchange part such as a heat sink or a water cooling jacket.
十分な熱交換を行うためには、熱冷却機構とケースとの接触面積を大きくしたり、ヒートシンクの放熱面積等を大きくすることでカバーする必要がある。しかしながら、このような対応策は、冷却機構の大型化を招く。 In order to perform sufficient heat exchange, it is necessary to cover by increasing the contact area between the heat cooling mechanism and the case, or increasing the heat radiation area of the heat sink. However, such countermeasures increase the size of the cooling mechanism.
一方、自動車用のインバータやパワーディストリビュータユニット(PDU)では更なる小型化、軽量化が要請されている。冷却機構の大型化はかかる要請に反することとなる。 On the other hand, further miniaturization and weight reduction are required for inverters and power distributor units (PDU) for automobiles. Increasing the size of the cooling mechanism is contrary to this requirement.
そこで、この発明の課題は、パワーデバイスを効率よく冷却することが可能な技術を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently cooling a power device.
上記課題を解決すべく、請求項1記載の発明は、素子本体と接続子とを有するパワーデバイスと、前記接続子が接続され、前記パワーデバイスを他の電気要素に電気的に接続するための導電部材と、を備え、前記導電部材は、冷却構造を持つものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is to connect a power device having an element main body and a connector, and the connector to electrically connect the power device to another electric element. A conductive member, and the conductive member has a cooling structure.
請求項2記載の発明は、前記導電部材が、前記冷却構造として、その内部に形成された封入空間内に液体を封入し、前記封入空間内における液体の気化及び気化を利用して冷却を行うヒートパイプ構造、又は、その内部に形成された流路内に冷媒を流して冷却を行う構造を持つものである。 According to a second aspect of the present invention, as the cooling structure, the conductive member encloses a liquid in an enclosed space formed therein, and performs cooling by utilizing vaporization and vaporization of the liquid in the enclosed space. It has a heat pipe structure or a structure that cools by flowing a refrigerant in a flow path formed inside.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のパワーデバイス冷却装置を組込んだモータ駆動用インバータユニットである。 A third aspect of the invention is an inverter unit for driving a motor incorporating the power device cooling device according to the first or second aspect.
請求項4記載の発明は、モータを駆動するための回路と、前記モータ側の受電端子に直接接続されて前記モータに駆動用電流を流すための給電端子と、を一体化した形態で単一のケースに組込んだモータ駆動用インバータユニットである。 According to a fourth aspect of the present invention, a circuit for driving a motor and a power feeding terminal that is directly connected to a power receiving terminal on the motor side and flows a driving current to the motor are integrated in a single form. This is an inverter unit for driving a motor incorporated in the case.
請求項5記載の発明は、請求項4記載のモータ駆動用インバータユニットであって、モータを駆動するための回路に使用されるパワーデバイス及びそれに接続される導電部材に、請求項1又は請求項2記載のパワーデバイス冷却装置を適用したものである。 The invention according to claim 5 is the inverter unit for driving the motor according to claim 4, wherein the power device used in the circuit for driving the motor and the conductive member connected thereto are provided in claim 1 or claim The power device cooling apparatus described in 2 is applied.
この発明の請求項1記載のパワーデバイス冷却装置によると、パワーデバイスの接続子が、冷却構造を持つ導電部材に接続されているため、パワーデバイスを効率よく冷却することができる。 According to the power device cooling apparatus of the first aspect of the present invention, since the connector of the power device is connected to the conductive member having the cooling structure, the power device can be efficiently cooled.
また、請求項2記載の発明によれば、導電部材がヒートパイプ構造又は内部の流路内を流れる冷媒によって冷却されるため、より効率的な冷却を行える。 Further, according to the invention described in claim 2, since the conductive member is cooled by the refrigerant flowing through the heat pipe structure or the internal flow path, more efficient cooling can be performed.
さらに、請求項3記載の発明によれば、モータを駆動するためのインバータユニットのパワーデバイスを効率的に冷却することができる。 Furthermore, according to the invention of claim 3, the power device of the inverter unit for driving the motor can be efficiently cooled.
また、請求項4記載のモータ駆動用インバータユニットによれば、モータを駆動するための回路と、モータ側の受電端子に直接接続されて前記モータに駆動用電流を流すための給電端子とが一体化された形態でケースに組込まれているため、駆動用の回路とモータ間とを接続する外部配線を省くことができる上、それらの接続を容易に行える。 According to the inverter unit for driving a motor according to claim 4, the circuit for driving the motor and the power supply terminal that is directly connected to the power receiving terminal on the motor side and flows the driving current to the motor are integrated. Since it is incorporated in the case in a simplified form, it is possible to omit external wiring for connecting the drive circuit and the motor, and to easily connect them.
請求項5記載の発明によれば、モータ自体の冷却用の構成と、パワーデバイス冷却装置に係る冷却用の構成とを共用し易いという利点がある。 According to the fifth aspect of the invention, there is an advantage that the configuration for cooling the motor itself and the configuration for cooling according to the power device cooling apparatus can be easily shared.
{発明の基本的原理}
例えば、自動車用のインバータやパワーディストリビューションユニット(PDU)などでは、小型化のため半導体のベアチップを直接導線(バスバを含む)に取付けることが行われている。ここで、高圧化により発熱するのは、半導体チップや導線であることを考えると、導線を直接冷却することで、効率のよい冷却が可能となる。
{Basic principles of the invention}
For example, in a car inverter or a power distribution unit (PDU), a semiconductor bare chip is directly attached to a conductive wire (including a bus bar) for miniaturization. Here, considering that it is a semiconductor chip or a conductive wire that generates heat due to high pressure, efficient cooling is possible by directly cooling the conductive wire.
本発明は、かかる発想に基づくものである。 The present invention is based on such an idea.
{第1実施形態}
以下、この発明の第1実施形態に係るパワーデバイス冷却装置について説明する。
{First embodiment}
The power device cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below.
図1は、パワーデバイス冷却装置を示す斜視図である。このパワーデバイス冷却装置は、パワーデバイス101と、導電部材110とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a power device cooling apparatus. This power device cooling apparatus includes a
パワーデバイス101は、モータ等の負荷加を駆動するための回路(例えば、インバータ回路)や電源回路、電源分配回路等に使用される大電力用のスイッチング素子やダイオード等の半導体素子である。ここでは、パワーデバイス101が、パワーMOSFETである場合を想定して説明する。
The
パワーデバイス101は、ベアチップであり、扁平筺状であるチップ状に形成された素子本体102と、この素子本体102の表面に露出配置された接続子としてゲート電極、ソース電極及びドレイン電極とを備えている(図1において、ゲート電極102aのみ図示)。より具体的には、素子本体102の一方面側(図1の上面側)にゲート電極102a,ソース電極が露出配置されると共に、素子本体102の他方面(図1の下面側)にドレイン電極が露出配置されている。なお、パワーデバイス101は、必ずしもベアチップである必要はなく、素子本体が樹脂等で封入され、電極がリード端子を介して外部に引出されたものであってもよい。
The
導電部材110は、金属等の導電性材料により形成されるバスバー状の部材であり、長尺形状に形成されている。より具体的には、導電部材110は、所定の厚みを持つ長尺板状の基体112と、基体112の一端側に前記基体112の幅方向に広がるようにして形成された扁平板状の放熱部114とを備えている。
The
導電部材110内には、基体112の長手方向に沿って延びる封入空間113が形成されている。この封入空間113内には、適量の液体が封入されおり、その封入空間113内における液体の気化及び気化を利用して冷却を行う一種のヒートパイプ構造が構成されている。
An
なお、封入空間113は、基体112から放熱部114にかけて略同一の断面積形状で延在する略直方体空間であってもよいし、また、その放熱部114部分において、当該放熱部114の外周形状に倣って広がる空間形状を有していてもよい。
The enclosed
また、上記パワーデバイス101のゲート電極は、導電部材110の基体112の一方面側に、半田付け等により接続されている。チップ状のパワーデバイス101を接続するため、基体112は、平面状に広がる部分を有していることが好ましい。例えば、基体112は、扁平断面形状等に形成されていることが好ましい。
The gate electrode of the
また、導電部材110は、前記ゲート電極に接続される他の電気部品にも接続されている。例えば、導電部材110の他端部が他の電気部品に接続される。これにより、導電部材110が配線の一部を構成し、パワーデバイス101のゲート電極が導電部材110を介して当該他の電気部品に電気的に接続されるようになっている。そして、例えば、当該導電部材110を通じて電力の入力或は電力の出力がなされるようになっている。なお、パワーデバイス101のゲート電極102aやソース電極は、適宜リード線やバスバ等を介して他の電気部品に接続される。
The
上記導電部材110のうちパワーデバイス101のゲート電極が接続された部分は、当該パワーデバイス101からの熱を受けるので、ヒートパイプ構造における放熱部として機能することになる。
A portion of the
また、上記放熱部114は、外部からの冷媒雰囲気中や外気に触れる部分等に配設され、ヒートパイプ構造における冷却部として機能する。なお、放熱部114は、放熱面積を可及的に大きくするため、基体112よりも幅広な板状の形状に形成されている。この放熱部114に放熱フィンを形成したり、或は、渦巻状に形成する等して、放熱面積を大きくするための形状に形成してもよい。
Moreover, the said
このパワーデバイス冷却装置では、パワーデバイス101に電流が流れて、当該パワーデバイス101が発熱すると、その熱は、ゲート電極から直接的に導電部材110に伝達される。これにより、パワーデバイス101が接続された部分において封入空間113内の液体が気化して、放熱部114側に流れ込み、放熱部114で放熱して液化する。この液体は、毛細管現象等により、パワーデバイス101が接続された側の部分に戻る。この繰返しにより、パワーデバイス101の冷却が行われることになる。
In this power device cooling apparatus, when a current flows through the
以上のように構成されたパワーデバイス冷却装置によると、パワーデバイス101のドレイン電極が、冷却構造を持つ導電部材110に接続されているため、パワーデバイス101から導電部材110への熱伝導が効率的に行われ、当該パワーデバイス101を効率よく冷却することができる。
According to the power device cooling apparatus configured as described above, since the drain electrode of the
なお、本実施形態では、導電部材110が一種のヒートパイプ構造を採用している例について説明したが、その他の冷却構造を備えたものであってもよい。例えば、導電部材内に、流路を形成し、この流路内に水や油、空気、代替フロン等の冷媒を流して冷却を行う構成であってもよい。また、導電部材110に複数の放熱フィン等の放熱面積を大きくするための形状を形成したものであってもよい。
In addition, although this embodiment demonstrated the example in which the electrically-
もっとも、導電部材110が、ヒートパイプ構造や、その内部に形成された流路内に水や油、空気、代替フロン等の冷媒を流して冷却を行う構成を適用することで、効率のよい冷却を行うことができる。特に、ヒートパイプ構造を適用することで、冷媒を通流させるための機構を不要として比較的簡易な構成で、冷却を図ることができる。
However, efficient cooling is achieved by applying a configuration in which the
なお、かかるパワーデバイス冷却装置は、下記実施形態で説明するようなモータ駆動用インバータユニットの他、各種電源ユニットや電源分配ユニット(PDU等)等に適用できる。 Such a power device cooling apparatus can be applied to various power supply units, power distribution units (such as PDUs), and the like in addition to the motor drive inverter unit described in the following embodiments.
{第2実施形態}
この発明の第2実施形態に係るパワーデバイス冷却装置を組込んだモータ駆動用インバータユニットについて説明する。ここでは、ハイブリッドカーに搭載されるインバータに適用された例について説明する。
{Second Embodiment}
A motor drive inverter unit incorporating a power device cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. Here, an example applied to an inverter mounted on a hybrid car will be described.
図2は、ハイブリッドカーにおける電力系の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、インバータ11は、ハイブリッドカー13の走行用のモータ(エンジンモータ)12を駆動するインバータ装置として適用される。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of a power system in the hybrid car. As shown in the figure, the
なお、図2中の符号14はタイヤ、符号15はガソリンエンジン、符号16は発電機、符号17はバッテリ、符号18は高電圧リレー、符号19は昇圧コンバータをそれぞれ示している。
2,
図3に、インバータ11の電気回路図を示す。
FIG. 3 shows an electric circuit diagram of the
インバータ11は、車両走行用の三相交流電動機であるモータ12を駆動する三相インバータであって、モータ12のU相、V相及びW相の各相におけるそれぞれのハイアーム側スイッチング素子として例えばNチャネルのパワーMOSFET3a,3b,3cを有し、また各相におけるそれぞれのローアーム側スイッチング素子として例えばNチャネルのパワーMOSFET4a,4b,4cを有する。
The
ハイアーム側スイッチング素子3a,3b,3cのドレインは電源+側(P)に共に接続され、同じくその各ソースはそれぞれ同相のローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cの各ドレインに接続されている。また、ローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cのソースは共に電源−側(N)に接続されている。さらに、各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cに対して、これらが電流を流す方向とは反対側に電流を流すフリーホイールダイオード5a,5b,5c,6a,6b,6cがそれぞれ並列に接続されている。そして、ハイアーム側スイッチング素子3a,3b,3cの各ソースとローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cの各ドレインとの接続点が、モータ2のU相、V相及びW相の各相(9a〜9b)に接続される。
The drains of the high arm
ここで、図3中の符号7a,7b,7c,8a,8b,8cは、各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cの制御入力端子であるゲート端子を示しており、所定の制御部からゲート端子7a,7b,7c,8a,8b,8cに与えられる指令信号に応じたタイミングで、各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cがオンオフする。
Here,
なお、各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cとしては、一般的なインバータで使用されているものであれば図3のようなパワーMOSFETに限られず、パワー接合トランジスタまたはIGBT,JFET、さらには、SiC、GaN、Cなどの高温動作可能なワイドバンドギャップデバイスなどの他のスイッチング素子が使用されることもある。
Each switching
図4は、上記インバータ11及びパワーデバイス冷却装置を組込んだインバータユニット20の全体構成を示す一部破断斜視図である。
FIG. 4 is a partially broken perspective view showing the entire configuration of the
このインバータユニット20は、ケース体22内に、導電部材30A,30B及び複数のスイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cが組込まれてなる。
The
ケース体22は、略筺状体に形成されており、その内部は、仕切壁23によって第1空間24と第2空間25とに仕切られている。そのうち、第1空間24内に、スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4c等が収容されて所定のインバータ回路が形成されている。また、第2空間25は、内部に冷媒が導入される冷却用の空間とされている。
The
導電部材30A,30Bは、基体32A,32Bと放熱部34A,34Bとを備えている。基体32A,32Bは、細長板状に形成されており、放熱部34A,34Bは、基体32A,32Bよりも幅広でかつ渦巻状に巻込んだ形状を有している。この基体32A,32Bから放熱部34A,34Bにかけて、上記第1実施形態における導電部材110と同様態様にて、基体32A,32Bの長手方向に沿って延びる封入空間(図示省略)が形成されると共に、当該封入空間内に適宜液体が封入されている。そして、この導電部材30A,30Bは、上記導電部材110と同様に、基体32A,32B部分を加熱部、放熱部34A,34Bを冷却部とする一種のヒートパイプ構造によって基体32A,32B側を冷却する構成となっている。
The
各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cは、それぞれ第1実施形態におけるパワーデバイス101と同様構成とされている。そして、ハイアーム側スイッチング素子3a,3b,3cは、それぞれ第1実施形態で説明したのと同様態様にて、一方側の導電部材30Aに実装固定されており、ローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cは、それぞれソース電極とドレイン電極とを逆にした点を除いて第1実施形態で説明したのと同様態様にて、他方側の導電部材30Bに実装固定されている。
Each of the
また、各導電部材30A,30Bは、仕切壁23を貫通して、それぞれの基体32A,32B部分を第1空間24内に掛渡すように配設すると共に、それぞれの放熱部34A,34Bを第2空間25内に配設するようにして、ケース体22内に固定されている。
Each of the
さらに、各ハイアーム側スイッチング素子3a,3b,3cのソース電極とローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cのドレイン電極とは、それぞれバスバ部材35を介して接続されている。各バスバ部材35には、ケース体22の底面側に向けて給電端子35a,35b,35cが延出形成されている。各給電端子35a,35b,35cは、ケース体22の底面側から外部に突出しており、それぞれモータ12側の受電端子に接続可能とされている。
Further, the source electrodes of the high arm
また、各導電部材30A,30Bは、それぞれ外部に引出された+/−の電源ケーブル40に接続されており、当該電源ケーブル40を介して外部の電源に接続される。
In addition, each of the
さらに、ケース体22には、ゲート信号入力用のコネクタ部26と、冷媒を導入するための導入管27及び冷媒を排出するための排出管28が設けられている。
Further, the
コネクタ部26の端子は、リード線を介してそれぞれケース体22内の各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cのゲート電極に接続されている。そして、外部のゲートドライブ回路からの指令信号がコネクタ部26からリード線を介して各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cに与えられるようになっている。
The terminal of the
また、上記導入管27及び排出管28は、それぞれ上記第2空間25内に連通している。導入管27は、図示省略の供給パイプを介して水や油、空気、代替フロン等の冷媒の供給源に接続され、排出管28は、排出パイプに接続されている。そして、冷媒の供給源からの冷媒が、導入管27より第2空間25内に導入される。第2空間25内に導入された冷媒は、各放熱部34A,34Bから熱を奪った後、排出管28より排出されるようになっている。なお、冷媒は、図示省略の冷却機構を介して循環するものであってもよいし、また、外部から導入した空気等の冷媒を導入するものであってもよい。
The
このように構成されたモータ駆動用インバータユニット20では、上記第1実施形態で説明したのと同様の動作により、スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cが効率よく冷却される。
In the motor
特に、放熱部34A,34Bが外部からの冷媒によって冷却されるため、スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cがより効率よく冷却される。
In particular, since the
なお、放熱部34A,34Bを冷媒によって冷却する代りに、該放熱部34A,34Bを車両のグリルの後側等、風の流れがよい箇所等に設置するようにしてもよい。
Instead of cooling the
{第3実施形態}
次に、この発明の第3実施形態に係るパワーデバイス冷却装置を組込んだモータ駆動用インバータユニットについて説明する。なお、上記第2実施形態で説明した要素と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
{Third embodiment}
Next, a motor driving inverter unit incorporating a power device cooling apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. Note that the same components as those described in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences will be mainly described.
図5は、第3実施形態に係るモータ駆動用インバータユニットを示す斜視図であり、図6はモータ駆動用インバータユニットの要部拡大説明図である。 FIG. 5 is a perspective view showing an inverter unit for driving a motor according to the third embodiment, and FIG. 6 is an enlarged explanatory view of a main part of the inverter unit for driving a motor.
このモータ駆動用インバータユニット50は、上述のようにヒートパイプ構造を持つ各導電部材30A,30Bに代えて、冷媒を流すことで冷却を行う構造を持つ導電部材60A,60Bを備えている。
The motor driving
各導電部材60A,60Bは、金属等の導電性材料により形成されるものであり、基体62A,62Bと、引出片64A,64Bとを備えている。
Each of the
基体62A,62Bは、細長板状に形成されている。この基体62A,62B内にその長手方向に沿って流路63A,63Bが形成されており、この流路63A,63B内に、所定の冷媒が流される。
The
基体62Aの一方面側に、各ハイアーム側スイッチング素子3a,3b,3cが、また、基体62Bの一方面側にローアーム側スイッチング素子4a,4b,4cが、上記第2実施形態で説明したのと同様態様にて実装固定されている。
The high arm
なお、基体62A,62Bは、必ずしも板状に形成されている必要はないが、それらスイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cの実装固定のし易さという点からすると、所定の平面を持つ形状、例えば、板状形状であることが好ましい。
The
また、この基体62A,64Bの側方へ適宜屈曲しつつ延出するように、引出片64A,64Bが形成されている。そして、基体62A,62Bがケース体22内の所定位置に取付け固定された状態で、各引出片64A,64Bは周辺部材との接触を避けるように適宜屈曲しつつケース体22の一側面に達し、そこからケース体22の外部に延出する。この引出片64A,64Bの延出端部は、それぞれ図示省略の電源ケーブルを介して外部の電源に接続される。
In addition, lead-out
この導電部材60A,60Bは、基体62A,62B部分をケース体22の第1空間24内に掛渡すと共に、引出片64A,64Bの先端部をケース体22の側面より外方へ延出させた状態で、ケース体22内に固定されている。
The conductive members 60 </ b> A and 60 </ b> B extend the bases 62 </ b> A and 62 </ b> B into the
また、この状態で、各基体62A,62Bの一端部に、冷媒を導入するための導入管77及び冷媒を排出するための排出管78が連結されている。これらの導入管77及び排出管78は、それぞれケース体22の一側面に、外方に突出するように固定されている。
In this state, an
また、各基体62A,62Bの他端部には、第2空間25内に配設された絶縁チューブ79の一端部及び他端部が接続されている。
In addition, one end and the other end of the insulating tube 79 disposed in the
そして、外部からの冷媒の供給パイプが導入管77に接続されると共に、排出管28に、排出パイプが接続されている。そして、冷媒の供給源からの冷媒が、供給パイプから導入管27を介して一方側の基体62A内の流路63A内に導入される。この冷媒は、流路63Aを所定方向に流れて、絶縁チューブ79内を通って、他方側の基体62B内の流路63B内に導入される。さらに、冷媒は、流路63B内を流れて、排出管28から排出パイプを流れて外部に排出される。冷媒は、冷媒が流路63A,63Bを流れる際に、各基体62A,62Bを冷却する。
An external refrigerant supply pipe is connected to the
なお、冷媒は、図示省略の冷却機構を介して循環するものであってもよいし、また、外部から導入した空気等の冷媒を導入するものであってもよい。 Note that the refrigerant may circulate through a cooling mechanism (not shown), or may introduce a refrigerant such as air introduced from the outside.
このように構成されたモータ駆動用インバータユニット50では、各スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cで生じた熱は、基体62A,62Bに伝わり、そこで冷却される。従って、スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cが効率よく冷却される。
In the motor
特に、基体62A,62Bが冷媒の通流によって冷却されるため、スイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cがより効率よく冷却される。
In particular, since the
{第4実施形態}
この第4実施形態では、モータ駆動用インバータユニットをモータ周りに組付ける形態について説明する。
{Fourth embodiment}
In the fourth embodiment, a mode in which the motor driving inverter unit is assembled around the motor will be described.
図7は、モータ駆動用インバータユニット80をモータのハウジング12Hに組付けた状態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a state where the motor
インバータユニット80は、上記第2実施形態或は第3実施形態で説明したように、ケース体22内に、図3に示すインバータ回路を形成する諸要素であるスイッチング素子3a,3b,3c,4a,4b,4cや導電部材30A,30B或は導電部材60A,60B、さらに、冷却用の構成が組込まれた構成となっている。
As described in the second embodiment or the third embodiment, the
ケース体22の外周囲には、ゲート信号入力用のコネクタ部82、冷媒の出入口となる導入管83、排出管84、U相、V相及びW相の各相に対応する給電端子85a,85b,85cが設けられると共に、外部の電源ケーブル86が引出されている。なお、このケース体22には、電源の各線間に介装されて供給電源の安定化と発電時の平滑化等を図るためのコンデンサを接続するためのコネクタ部88が設けられている。
Around the outer periphery of the
また、モータのハウジング12H側には、上記各給電端子85a,85b,85cと直接接続可能な受電端子(図示省略)が設けられている。
A power receiving terminal (not shown) that can be directly connected to each of the
そして、各給電端子85a,85b,85cを、モータのハウジング12H側の受電端子に接続するようにして、インバータユニット80を該ハウジング12Hにねじ止等の周知の取付け構成を用いて取付け可能となっている。
The
このインバータユニット80では、モータを駆動するための回路と、モータ側の受電端子に直接接続されてモータに駆動用電流を流すための給電端子85a,85b,85cとが一体化されているため、駆動用の回路とモータ間とを接続する外部配線を省くことができる上、それらの接続を容易に行える。
In this
なお、かかる利点に着目すると、インバータユニット80には、第2及び第3実施形態で述べたような冷却に係る構成が組込まれていなくともよい。
When attention is paid to such advantages, the
また、一般的に、ハイブリッドカーの走行用のモータ(エンジンモータ)には、冷却水等の冷媒を用いた冷却機構が組込まれているところ、本実施形態では、モータのハウジング12Hにインバータユニット80が取付けられるため、モータの冷却に用いられる冷媒の流路を分岐させてインバータユニット80側の導入管83側に導いたり(並列的な接続)、或は、モータ用の冷媒の流路の上流側或は下流側で冷媒をインバータユニット80側に導いたり(直列的な接続)することができる。これにより、冷媒の供給路や排出路(或は還流路)を共用することができ、構成の簡易化を図ることができる。
In general, a cooling mechanism using a coolant such as cooling water is incorporated in a motor (engine motor) for driving a hybrid car. In this embodiment, an
なお、ケース体22にゲート信号入力用のコネクタ部82やコンデンサを接続するためのコネクタ部88を設ける代りに、図8に示すインバータユニット80Bのように、ケース体22から、先端部にコネクタを有するケーブル82K、88Kを引出し、このケーブル82K、88Kを外部のゲートドライブ回路やコンデンサ等に接続するようにしてもよい。
Instead of providing the
3a,3b,3c,4a,4b,4c スイッチング素子
11 インバータ
12 モータ
20 モータ駆動用インバータユニット
22 ケース体
30A,30B 導電部材
32A,32B 基体
34A,34B 放熱部
35a,35b,35c 給電端子
50 モータ駆動用インバータユニット
60A,60B 導電部材
62A,62B 基体
63A,63B 流路
80 モータ駆動用インバータユニット
85a,85b,85c 給電端子
101 パワーデバイス
102 素子本体
110 導電部材
112 基体
113 封入空間
114 放熱部
3a, 3b, 3c, 4a, 4b,
Claims (5)
前記接続子が接続され、前記パワーデバイスを他の電気要素に電気的に接続するための導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、冷却構造を持つパワーデバイス冷却装置。 A power device having an element body and a connector;
A conductive member for connecting the connector and electrically connecting the power device to another electrical element;
With
The conductive member is a power device cooling apparatus having a cooling structure.
前記導電部材は、前記冷却構造として、
その内部に形成された封入空間内に液体を封入し、前記封入空間内における液体の気化及び気化を利用して冷却を行うヒートパイプ構造、
又は、
その内部に形成された流路内に冷媒を流して冷却を行う構造、を持つ、パワーデバイス冷却装置。 The power device cooling device according to claim 1,
The conductive member as the cooling structure,
A heat pipe structure in which a liquid is enclosed in an enclosed space formed therein, and cooling is performed using vaporization and vaporization of the liquid in the enclosed space;
Or
A power device cooling apparatus having a structure in which cooling is performed by flowing a refrigerant in a flow path formed therein.
前記モータ側の受電端子に直接接続されて前記モータに駆動用電流を流すための給電端子と、
を一体化した形態で単一のケースに組込んだモータ駆動用インバータユニット。 A circuit for driving the motor;
A power supply terminal that is directly connected to the power receiving terminal on the motor side and allows a driving current to flow through the motor;
Inverter unit for motor drive built in a single case in an integrated form.
モータを駆動するための回路に使用されるパワーデバイス及びそれに接続される導電部材に、請求項1又は請求項2記載のパワーデバイス冷却装置を適用したモータ駆動用インバータユニット。 The motor drive inverter unit according to claim 4,
An inverter unit for driving a motor, wherein the power device cooling device according to claim 1 or 2 is applied to a power device used in a circuit for driving a motor and a conductive member connected thereto.
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