具有排列成多个连续层的多个半导体模块的电力转换器制造技术

在一种电力转换器中，堆叠层单元具有沿着堆叠方向排列为多个层的多个半导体模块，每个半导体模块包含半导体元件以及沿与堆叠方向成直角的突出方向向外突出的一对电力端子，每对电力端子由AC端子以及正极或负极电力端子组成。半导体模块被这样布置：正极和负极电力端子处于堆叠层单元的一侧的单个列中、并且分别连接到位于该侧并且在突出方向上被分开固定的间隔的正极母线和负极母线，而每个层相邻对的半导体模块的AC端子共同连接到多个AC母线中对应的一个。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有排列成多个连续层的多个半导体模块的电力转换器，其中每个半导体模块具有内部半导体元件和两个电力端子。
技术介绍
已经知道用于基于堆叠层单元在DC电力与AC电力之间进行转换的多种类型的电力转换器，其中堆叠层单元具有:多个连续层的半导体模块，其中每个半导体模块包含内部半导体元件和两个电力端子；以及被布置成与半导体模块所构成的多个层对应的多个层的多个冷却管，用于冷却半导体模块。这种电力转换器的例子记载于下面被称为参考文献Dl的日本专利公布号2011-135737中。图9是示出了参考文献Dl的电力转换器的平面图，而图8是去除了正极母线93a和负极母线93b的对应平面图。如图9中所示，电力转换器9包含堆叠层单元910，堆叠层单元910具有交替层的冷却管911和半导体模块92并且被保持在矩形框架96内，其中半导体模块92每个都具有由标号921统一表不的一对电力端子。每个半导体模块92的电力端子由AC端子921c (用于向负载供应AC电力)以及正极电力端子921a或负极电力端子921b (用于分别连接到DC电源的正极侧或负极侧)组成。半导体模块92被布置成每个都包含两个半导体模块的多个连续层，从而形成每个都沿着X方向(即，堆叠方向)延伸的两列半导体模块。在每层中，一个半导体模块92的正极电力端子921a连接到正极母线93a，另一个半导体模块92的负极电力端子921b连接到负极母线93b，并且该层的两个AC电力端子921c共同连接到一组三个AC母线94中对应的一个。AC母线的相应端部940构成外部连接端子940，外部连接端子940安装在端子条95上，用于连接到诸如3相AC电动机的外部设备(未在附图中示出)。平滑电容器(未在附图中示出)的两个端子950也安装在端子条95上，其中外部连接端子940和电容器端子950沿着如所示出的X方向排列成单个列。端子条95相邻于框架96的一侧(关于y方向即宽度方向的一侧)而定位、沿着x方向定向。归因于安装在端子条95上的端子列以及这些端子之间的必要间隔，端子条95沿着X方向的长度必须制作得相对大。然而，由于半导体模块92被布置成两列，所以堆叠层单元910在沿着X方向测量时相对短，使得框架96的长度LI相对小。因此，端子条95的长度L2与框架96的长度LI之间存在失配。这导致图9中所示的死空间(未被占用的空间)S，其妨碍了最小化电力转换器9的总体尺寸。另外，对于这种构造，AC母线必须形成有各自不同的形状。这妨碍了通过最小化不同组成部分的数目来降低电力转换器9的制造成本。另外，由于每个AC母线必须触及对应层半导体模块92中的两个AC电力端子921c，所以AC母线是相当细长的。此外，如果电力转换器9的总体(y方向)宽度被尽可能地最小化，则AC母线变得靠拢。因此，每个AC母线的至少一部分必须制作得相当窄，以防止相邻母线之间的接触。AC母线的这种细长的窄形状从电阻被增大以及难以形成AC母线(例如，由金属片形成AC母线)这些方面来看是不利的。
技术实现思路
因此，希望通过提供一种电力转换器来克服上述问题，该电力转换器能够制作得更紧凑，并且能够以比利用诸如上述构造的现有技术构造所可能花费的成本更低的成本来制造。在以下描述和所附权利要求书中，除非另作说明，“连接的”应被理解为表示“电连接的”。术语“管”被用来指代一种结构，该结构形成用于冷却剂的流通道并且不限于任何特定的内部或外部形状。本专利技术提供了一种基于堆叠层单元的电力转换器，堆叠层单元由沿着堆叠方向排列为多个层的多个半导体模块以及以冷却剂管形成的多个冷却剂流通道组成，被设置成使得半导体模块由通过冷却剂流通道的冷却剂的流来冷却。每个半导体模块包含内部半导体器件以及沿着与堆叠方向(列方向)成直角的突出方向向外突出的一对电力端子，每对电力端子关于宽度方向(即，与堆叠方向成直角并且与突出方向成直角的方向)相互相邻。该转换器还包括承载DC电流的正极母线和负极母线以及用于承载AC电流的多个AC母线，其中所述母线连接到电力端子中的预定电力端子。端子条相邻于堆叠层单元的关于宽度方向的一侧而设置，其上安装有AC母线的相应外部连接端子，沿着堆叠方向排列成单个列。该电力转换器的特征在于:半导体模块形成单个列，沿着堆叠方向延伸。两列电力端子由此形成，每列都沿着堆叠方向延伸，其中第一电力端子列相邻于堆叠层单元的第一侧(即，靠近端子条)而定位，且第二电力端子列相邻于堆叠层单元的与第一侧相对的侧。每个AC母线连接到对应对的层相邻半导体模块的相应AC端子(S卩，第一电力端子列内的相应AC端子)。在第二电力端子列中，正极电力端子和负极电力端子以连续交替方式出现。负极母线和正极母线关于突出方向被相互分开固定的间隔，相邻于堆叠层单元的第一侧而定位，并且分别连接到每个负极电力端子和每个正极电力端子。对于这种构造，与如同上述现有技术例子那样半导体模块被排列为每个都沿堆叠方向延伸的多个(并排)列的情况相比，堆叠层单元沿着堆叠方向的长度变得长很多。同时，堆叠层单元的宽度减小。由于能够消除上文中所述的被浪费的空间(死空间)，电力转换器由此变得更紧凑。另外，由对实施例的以下描述可知，这种构造使得每个AC母线能够以相同形状和尺寸制成从而制造成本能够降低，并且还使得每个AC母线的长度能够变短从而降低了电阻。此外，归因于减小的长度，用于形成每个AC母线的金属的量能够减少，从而进一步使得制造成本能够降低。此外，在制造期间，在安装正极母线、负极母线和AC母线并连接到半导体模块的电力端子的时候，变得可以将这些母线的组合作为单个部件来处理。制造效率由此能够提闻。附图说明图1是从图2中所示的线B-B看到的电力转换器的第一实施例的平面图；图2是沿通过图1中的线A-A的平面截取的第一实施例的横截面图3是第一实施例的平面图，其中去除了负极母线、AC母线和端子条；图4是与图3对应的平面图，其中还去除了正极母线；图5是第一实施例的电路图；图6是从图7中所示的线D-D看到的电力转换器的第二实施例的平面图；图7是沿通过图6中的线C-C的平面截取的第二实施例的横截面图；图8是现有技术电力转换器的例子的平面图；图9是与图8对应的平面图，其中去除了负极母线和正极母线。具体实施例方式第一实施例将参照图1至图5描述由标号I表不的电力转换器的第一实施例。电力转换器I包括由沿着X方向(堆叠方向)排列为多个连续层的六个半导体模块2形成的堆叠层单元10。半导体模块的层位置与接触半导体模块的多个冷却管110的层位置交替。冷却剂14通过在冷却管110的内部形成的流通道11以冷却半导体模块2。每个半导体模块2具有包含内部半导体模块23 (见图5)的本体20，其中两个电力端子从本体20突出，电力端子由标号21统一表不。电力端子21每个都沿与X方向成直角的z方向(突出方向)延伸。如下文所述，多个母线(正极母线3a、负极母线3b和三个AC母线4)连接到电力端子21。端子条5相邻于堆叠层单兀10的关于y方向(即，与X方向和z方向成直角的宽度方向)的一侧而定位。AC母线4的相应外部连接端子40安装在端子条5的安装面50上。DC电流流过正极母线3a和负极母线3b，而AC电流流过AC母线4。如图所示，半导体模块2排列成沿着X方向延伸的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换器，包括：堆叠层单元，所述堆叠层单元包括：沿着堆叠方向排列成多个层的多个半导体模块；以及相邻于所述多个半导体模块而形成并且被构造用于使冷却剂的流通过以冷却所述多个半导体模块的多个冷却剂通道，每个所述半导体模块包括内部半导体元件和一对电力端子，每个所述电力端子沿着与所述堆叠方向成直角的突出方向向外突出；用于承载DC电流的正极母线和负极母线，所述正极母线和所述负极母线分别连接到所述电力端子中的预定电力端子；以及用于承载AC电流的多个AC母线，所述多个AC母线分别连接到所述电力端子中的预定电力端子；以及端子条，所述端子条相邻于所述堆叠层单元的关于宽度方向的第一侧而设置，所述宽度方向与所述堆叠方向成直角并且与所述突出方向成直角，所述端子条包括安装面，所述安装面上安装有所述AC母线的相应外部连接端子，其中：所述多个半导体模块沿着所述堆叠方向排列为单个列，其中所述多个半导体模块中的所述对电力端子中的每一对电力端子沿着所述宽度方向排列，所述电力端子由此形成相邻于所述堆叠层单元的所述第一侧、沿着所述堆叠方向延伸的第一列电力端子，并且形成相邻于所述堆叠层单元的第二侧、沿着所述堆叠方向延伸的第二列电力端子，所述第二侧与关于所述宽度方向的所述第一侧相对；所述负极母线和所述正极母线关于所述突出方向被分开固定的间隔，并且分别连接到所述第二列电力端子。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山浦慧，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP