特開 2024-43987 コンデンサ冷却構造及び電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024043987

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】コンデンサ冷却構造及び電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01G 2/10 20060101AFI20240326BHJP

   H01G 4/224 20060101ALI20240326BHJP

   H01G 4/32 20060101ALI20240326BHJP

   H01G 4/38 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01G2/10 600

H01G4/224 200

H01G4/32 540

H01G4/38 A

H01G4/38 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149266

(22)【出願日】2022-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 優

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AA11

5E082BC25

5E082CC06

5E082FG06

5E082HH08

5E082HH48

(57)【要約】

【課題】コンデンサ素子の冷却性能を向上させることでコンデンサの小型化及び冷却構造の簡略化を図る。
【解決手段】コンデンサ冷却構造１は、コンデンサケース３０にて並列に配置された複数のコンデンサ素子２をモールドしたコンデンサモジュール３と、電力変換装置１０の部品としてコンデンサモジュール３を収納する電力変換装置１０のケース１２を有する。コンデンサモジュール３のコンデンサケース３０の底部には、隣接のコンデンサ素子２間に対応してコンデンサ素子２の長さ方向に沿う窪み部３１が形成されている。電力変換装置１０のケース１２の内面には、コンデンサケース３０の窪み部３１と嵌合する突起部１３が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサケースにて並列に配置された複数のコンデンサ素子をモールドしたコンデンサモジュールと、
電力変換装置の部品として前記コンデンサモジュールを収納する当該電力変換装置のケースと、
を有し、
前記ケースの内面には、隣接の前記コンデンサ素子間に対応した前記コンデンサケースの窪み部と嵌合する突起部が設けられたこと
を特徴とするコンデンサ冷却構造。

【請求項2】

前記突起部は、前記コンデンサケースと同一の材料からなること
を特徴とする請求項１に記載のコンデンサ冷却構造。

【請求項3】

前記突起部は、樹脂または金属からなることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ冷却構造。

【請求項4】

前記窪み部と前記突起部との間に熱伝導シートが配されることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ冷却構造。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のコンデンサ冷却構造を有する電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンデンサ冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

コンデンサ冷却構造としては、例えば特許文献１のケースモールド型コンデンサのように、複数のコンデンサ素子から成るコンデンサモジュールを収納するケースの底部を介して当該コンデンサモジュールの放熱を行う。

【0003】

また、特許文献２に開示のコンデンサ冷却構造は、前記コンデンサモジュールを収納する電力変換装置のケースの面を介して当該コンデンサモジュールの放熱を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－５５０９５号公報

【特許文献2】特開２０１９－４１４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

インバータ等の電力変換装置の平滑コンデンサとして適用されるフィルムコンデンサのポリプロピレン製のフィルムは使用上限温度が低いため当該コンデンサの内部の熱が高くなる場合には冷却が必要となる。

【0006】

特許文献１，２のコンデンサ冷却構造は、図２のように複数のコンデンサ素子２を備えたコンデンサモジュール３のコンデンサケース３０の底部や、コンデンサモジュール３を収容する電力変換装置のケース１２の底部を介して放熱を行う。そして、自然冷却のみでコンデンサモジュール３の冷却が不十分である場合にはコンデンサケース３０やケース１２に水冷方式の冷却機構が適用される。

【0007】

しかしながら、水冷方式による冷却構造はコンデンサやこれを備えた電力変換装置の小型化及び低コスト化の妨げとなる。

【0008】

本発明は、以上の事情を鑑み、コンデンサ素子の冷却性能を向上させることでコンデンサ冷却構造の簡略化及びコンデンサの小型化を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

そこで、本発明の一態様は、コンデンサケースにて並列に配置された複数のコンデンサ素子をモールドしたコンデンサモジュールと、電力変換装置の部品として前記コンデンサモジュールを収納する当該電力変換装置のケースと、を有し、前記ケースの内面には、隣接の前記コンデンサ素子間に対応した前記コンデンサケースの窪み部と嵌合する突起部が設けられたコンデンサ冷却構造である。

【0010】

本発明の一態様は、前記コンデンサ冷却構造において、前記突起部は、前記コンデンサケースと同一の材料からなる。

【0011】

本発明の一態様は、前記コンデンサ冷却構造において、前記突起部は、樹脂または金属からなる。

【0012】

本発明の一態様は、前記コンデンサ冷却構造において、前記窪み部と前記突起部との間に熱伝導シートが配される。

【0013】

本発明の一態様は、上記のコンデンサ冷却構造を有する電力変換装置である。

【発明の効果】

【0014】

以上の本発明によれば、コンデンサ素子の冷却性能が向上し、コンデンサ冷却構造の簡略化及びコンデンサの小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一態様であるコンデンサ冷却構造の断面図。

【図2】従来のコンデンサ冷却構造の断面図。

【図3】図１のコンデンサ冷却構造が適用される電力変換装置の基本回路図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0017】

図１に示された本発明の一態様であるコンデンサ冷却構造１は、コンデンサケース３０にて複数のコンデンサ素子２をモールドしたコンデンサモジュール３と、このコンデンサモジュール３を収容する電力変換装置１０のケース１２を有する。

【0018】

コンデンサモジュール３は、例えば図３の電力変換装置１０のパワーモジュール１１に接続されるコンデンサＣとして適用され、パワーモジュール１１、抵抗（図示省略）等の電力変換装置１０の部品と共に電力変換装置１０のケース１２内に収容される。

【0019】

コンデンサモジュール３は、同図のように例えば三つのコンデンサ素子２がコンデンサケース３０に並列に格納され、さらに、モールドされて成る。電力変換装置１０のケース１２内面に配置されるコンデンサケース３０の底部には、隣接のコンデンサ素子２間に対応してコンデンサ素子２の長さ方向に沿う窪み部３１が形成されている。

【0020】

コンデンサ素子２は、誘電体フィルムの片面または両面に金属を蒸着させた一対の金属化フィルムが誘電体フィルムを介して対向した状態で巻回されて、両端面が小判型の直胴部２０を有する。そして、この直胴部２０の両端面には図示省略の電極が形成される。

【0021】

そして、このコンデンサ素子２は、一端面の電極にバスバーＰの接続端子Ｐ１が接続される一方で他端面の電極にバスバーＮの接続端子Ｎ１が接続された状態で、コンデンサケース３０内に収納され、エポキシ樹脂等によりモールドされる。

【0022】

電力変換装置１０のケース１２の内面（例えば底部内面）には、コンデンサケース３０の窪み部３１と嵌合する突起部１３が設けられる。突起部１３は、接着剤によりケース１２の内面に固定される。突起部１３の材料としてはコンデンサケース３０と同一の周知の樹脂または金属が挙げられる。さらに、窪み部４１と突起部１３との間には熱伝導シート４が適宜に配置される。熱伝導シート４としては周知の熱伝導性の樹脂が適用される。

【0023】

以上のコンデンサ冷却構造１によれば、電力変換装置１０のケース１２内の突起部１３がコンデンサケース３０の窪み部３１と嵌合することで、コンデンサ素子２の熱が突起部１３を介してケース１２に伝達し、コンデンサ素子２が冷却される。

【0024】

特に、コンデンサ素子２の熱が滞留しやすいコンデンサケース３０の窪み部３１とケース１２の内面との空隙が突起部１３により密閉されるので、コンデンサ素子２の冷却効率が高まる。

【0025】

また、突起部１３がコンデンサケース３０と同一の材料から構成されることで、突起部１３を介したコンデンサ素子２からケース１２への伝熱効果が高まり、コンデンサ素子２の冷却効果がさらに向上する。そして、突起部１３と窪み部３１との間に熱伝導シート４が配置されることで前記伝熱効果がさらに高まる。

【0026】

よって、以上のコンデンサ冷却構造１によれば、水冷構造を要することなくコンデンサ素子２の冷却効果が高まるので、コンデンサ冷却構造の簡略化が可能となる。したがって、複数のコンデンサ素子２を有するコンデンサの小型化及び高密度化が可能となり、コンデンサ冷却構造１とこれを備えた電力変換装置１０の小型化を図ることができる。

【符号の説明】

【0027】

１…コンデンサ冷却構造
２…コンデンサ素子、２０…直胴部
３…コンデンサモジュール、３０…コンデンサケース、３１…窪み部
４…熱伝導シート
Ｐ，Ｎ…バスバー、Ｐ１，Ｎ１…接続端子
１０…電力変換装置、１１…パワーモジュール、１２…ケース、１３…突起部

【図1】

【図2】

【図3】