功率單元及功率轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及降低功率單元及功率轉(zhuǎn)換裝置中的噪聲。
【背景技術(shù)】
[0002]在從直流系統(tǒng)電源接受供電，并將電力提供給負(fù)載的現(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換裝置中，伴隨構(gòu)成該功率轉(zhuǎn)換裝置所包含的逆變器的半導(dǎo)體元件的開關(guān)動作，會產(chǎn)生輻射噪聲，具有感應(yīng)干擾、對無線頻帶產(chǎn)生影響的問題。
[0003]針對上述問題，提出了具備鐵芯的功率轉(zhuǎn)換裝置，該鐵芯具有使連接直流系統(tǒng)電源和逆變器的高壓布線及使逆變器接地的接地布線通過的貫通口。(例如，參照專利文獻(xiàn)
1)
[0004]在現(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換裝置中，在包含逆變器、對該逆變器進(jìn)行冷卻的散熱片、在該逆變器的輸入側(cè)與該逆變器并聯(lián)連接的電容器的功率單元和功率轉(zhuǎn)換裝置的殼體之間設(shè)有鐵芯。一般而言，鐵芯的設(shè)置位置越靠近產(chǎn)生輻射噪聲的逆變器，能獲得越高的降低輻射噪聲的效果。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平2008-54396號公報(bào)(第3頁?第4頁，圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0006]然而，在現(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換裝置中，功率單元的內(nèi)部沒有設(shè)置鐵芯的空間，由于在功率單元的外部設(shè)置鐵芯，因此輻射噪聲的降低具有極限。
[0007]本發(fā)明是用于解決上述問題而完成的，通過在功率單元的內(nèi)部設(shè)置鐵芯，能相比以往降低輻射噪聲。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段
[0008]本發(fā)明所涉及的功率單元是能安裝于功率轉(zhuǎn)換裝置或從功率轉(zhuǎn)換裝置拆卸下來的功率單元，該功率單元包括:半導(dǎo)體元件部，該半導(dǎo)體元件部設(shè)有第I輸入端子、第2輸入端子、第I輸出端子、第2輸出端子、及第3輸出端子，對輸入至第I輸入端子及第2輸入端子的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的功率輸出至第I輸出端子、第2輸出端子、及第3輸出端子;經(jīng)由第I輸入端子及第2輸入端子與半導(dǎo)體元件部并聯(lián)連接的電容器;分別與第I輸出端子、第2輸出端子、及第3輸出端子對應(yīng)地連接，并內(nèi)包于功率單元中的第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒、及第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒；以及由第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒、及第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒貫通，且內(nèi)包于功率單元中的第I鐵芯。
[0009]本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置包括:上述功率單元；以及對功率單元所包含的半導(dǎo)體元件部進(jìn)行控制的控制單元。
發(fā)明效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明所涉及的功率單元，相比以往，能降低輻射噪聲。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置，相比以往，能降低輻射噪聲。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率單元及包含功率單元的功率轉(zhuǎn)換裝置的概要的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率單元的立體結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的第I?第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒的形狀的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的分割鐵芯的形狀的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的輸出側(cè)導(dǎo)體單元中的第I?第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒及分割鐵芯的設(shè)置位置的圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的功率單元的詳細(xì)情況的六面圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率單元的立體結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的功率單元的詳細(xì)情況的六面圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率單元及包含功率單元的功率轉(zhuǎn)換裝置的概要的圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率單元的立體結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的第I?第2輸入側(cè)導(dǎo)體棒的形狀的圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的輸出側(cè)導(dǎo)體單元中的第I?第2輸入側(cè)導(dǎo)體棒及分割鐵芯的設(shè)置位置的圖。
圖13是表示本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的功率單元的詳細(xì)情況的六面圖。
圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的輸出側(cè)導(dǎo)體單元中的第I?第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒及分割鐵芯的設(shè)置位置的圖。
圖15表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的輸出側(cè)導(dǎo)體單元的剖視圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的分割鐵芯的圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的分割鐵芯的變形例的圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的功率單元及包含功率單元的功率轉(zhuǎn)換裝置的概要的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施方式I
圖1是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率單元及具備該功率單元的功率轉(zhuǎn)換裝置的圖。如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I包含功率單元2、向功率單元2供電的轉(zhuǎn)換器5、控制功率單元2及轉(zhuǎn)換器5的控制單元7。
[0014]功率單元2能安裝于功率轉(zhuǎn)換裝置I或從功率轉(zhuǎn)換裝置I上拆卸下來。在將功率單元2設(shè)置于功率轉(zhuǎn)換裝置I內(nèi)時(shí)，功率單元2經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換裝置I和端子9、10、11、12、13、14與功率轉(zhuǎn)換裝置I的構(gòu)成元器件相連接。
[0015]功率單元2包含逆變器3、設(shè)置于逆變器3的輸入側(cè)的第I輸入側(cè)導(dǎo)體棒19及第2輸入側(cè)導(dǎo)體棒20、在逆變器3的輸入側(cè)與逆變器3并聯(lián)電連接的電容器4a、以及設(shè)置于逆變器3的輸出側(cè)的輸出側(cè)導(dǎo)體單元23。
[0016]功率單元2包含半導(dǎo)體元件部21和用于對由半導(dǎo)體元件部21產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱的散熱片22，其中，該半導(dǎo)體元件部21通過開關(guān)動作將輸入至該功率單元2的直流電轉(zhuǎn)換成所希望的頻率及電壓的交流電。第I輸入側(cè)導(dǎo)體棒19及第2輸入側(cè)導(dǎo)體棒20與半導(dǎo)體元件部21的輸入側(cè)相連接。
[0017]輸出側(cè)導(dǎo)體單元23包含第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒16、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒17、第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒18、及第I鐵芯6。并且，輸出側(cè)導(dǎo)體單元23中，匯集了第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒16、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒17、第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒18的第I匯集部15貫通第I鐵芯6的第I貫通部33。
[0018]如圖1所示，第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒16、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒17、第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒18分別與半導(dǎo)體元件部21的輸出側(cè)相連接。
[0019]如圖1所示，經(jīng)由u線及V線輸入至功率轉(zhuǎn)換裝置I的交流電利用轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換輸出為直流電，并經(jīng)由第I輸入側(cè)導(dǎo)體棒19及第2輸入側(cè)導(dǎo)體棒20輸入至功率單元2所包含的逆變器3，利用半導(dǎo)體元件部21轉(zhuǎn)換成所希望的頻率及電壓的交流電。
[0020]轉(zhuǎn)換后的交流電經(jīng)由第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒16、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒17、及第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒18，并通過端子11、12、13輸出至u線、V線、及w線。輸出后的交流電對連接到功率轉(zhuǎn)換裝置I的輸出側(cè)的未圖示的電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。能根據(jù)該電動機(jī)的規(guī)格更換功率單元2。此外，為了功率單元2自身的維護(hù)(散熱片22的清掃等)，設(shè)為能進(jìn)行安裝或拆卸。
[0021]圖2(a)是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率單元2的立體結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，功率單元2包含半導(dǎo)體元件部21、散熱片22、設(shè)置電容器4a的電容器設(shè)置部24、以及輸出側(cè)導(dǎo)體單元23。圖2中，將水平面所包含的平面中與縱深方向平行的直線定義為y軸，將水平面中與y軸垂直相交的軸定義為X軸，將與垂直方向平行的直線定義為z軸。
[0022]圖2(a)中，將電容器4a所占區(qū)域表示為電容器設(shè)置部24。電容器設(shè)置部24中可以設(shè)置單個(gè)電容器4a，也可以設(shè)置多個(gè)并聯(lián)連接的電容器4。通過利用多個(gè)電容器4來實(shí)現(xiàn)電容器4a，從而能調(diào)節(jié)電容器4a的靜電電容。
[0023]圖2(a)中，電容器設(shè)置部24表示為在y軸方向上具有縱深長邊的長方體。在電容器設(shè)置部24的長邊方向上，鄰接設(shè)置有半導(dǎo)體元件部21。在半導(dǎo)體元件部21的與設(shè)有電容器設(shè)置部24的面相反側(cè)的面上鄰接設(shè)置有散熱片22。
[0024]在半導(dǎo)體元件部21的與電容器設(shè)置部24及散熱片22不相接的面上設(shè)有第I輸入端子25及第2輸入端子26。此外，在與設(shè)有第I輸入端子25、第2輸入端子26的面相對的面上設(shè)有第I輸出端子27、第2輸出端子28、及第3輸出端子29。
[0025]散熱片22的內(nèi)部例如包含多個(gè)板狀的結(jié)構(gòu)體(未圖示)，從設(shè)置于散熱片22的殼體的送風(fēng)孔等(未圖示)流入流出的外部氣體通過散熱片22的內(nèi)部，由此高效地對從半導(dǎo)體元件部21產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱。
[0026]圖2中，為了易于說明，對包圍電容器設(shè)置部24的6個(gè)平面進(jìn)行定義。圖2(b)是用于說明電容器設(shè)置部24所包含的平面的圖。圖2(b)中，將電容器設(shè)置部24和半導(dǎo)體元件部21相接的面設(shè)為第I面45。
[0027]將與第I面45鄰接，且垂直于水平面的平面設(shè)為第2面46及第3面47。并且，將與第I面45鄰接，且與水平面平行的面設(shè)為上表面48及下表面49。
[0028]如上所述，輸出側(cè)導(dǎo)體單元23包含第I輸出側(cè)導(dǎo)體棒16、第2輸出側(cè)導(dǎo)體棒17、第3輸出側(cè)導(dǎo)體棒18、及第I鐵芯6。圖2(a)中，為了說明輸出側(cè)導(dǎo)體單元23的設(shè)置位置，將輸出側(cè)導(dǎo)體單元23簡易地表示為長邊方向與y軸方向平行的板狀的立體。輸出側(cè)導(dǎo)體單元23的詳細(xì)結(jié)構(gòu)在后文進(jìn)行闡述。
[0029]如圖2(a)所示，輸出側(cè)導(dǎo)體單元23被設(shè)為與電容器設(shè)置部24的第2面46及半導(dǎo)體元件部21相接。輸出側(cè)導(dǎo)體單元23的長邊方向的一端部與設(shè)置于半導(dǎo)