CN113328605B - 功率转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率转换装置，该功率转换装置能够电连接功率用半导体元件和电子元器件而无需进行紧固。包括功率用半导体元件、电连接到功率用半导体元件的功率用端子的第一布线构件、电子元器件、电连接到电子元器件的功率用端子的第二布线构件、电连接到第二布线构件的具有导电性的保持构件、以及被保持构件保持的具有弹性的弹性构件，第一布线构件按压弹性构件并在使弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到保持构件。

Description

功率转换装置

技术领域

本申请涉及功率转换装置。

背景技术

像电动车或混合动力汽车那样使用电动机作为驱动源的电动车辆上搭载有多个功率转换装置。功率转换装置可以列举例如用于将商用交流电源转换为直流电源并对高电压电池充电的充电器、用于将高电压电池的直流电源转换为用于辅助设备的电池的电压(例如，12V)的DC/DC转换器、用于将来自电池的直流电转换为提供给电动机的交流电的逆变器等。

构成功率转换电路的半导体模块设置在功率转换装置的内部。在半导体模块中，用树脂密封绝缘栅双极晶体管等半导体元件。连接到半导体元件的电极的导电用端子从半导体模块引出到外部，并连接到平滑电容器等其他电子元器件。

半导体模块和其他电子元器件通常容纳在壳体中。作为对从半导体模块引出到外部的主电极端子所连接的第一汇流条和电子元器件所具备的外部连接构件即第二汇流条进行连接的结构，公开了如下的结构：具有第一汇流条和第二汇流条双方的一部分彼此重叠的重叠部、以及用于将重叠部露出到壳体外部的开口部，并且第一汇流条和第二汇流条通过开口部紧固在一起(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2019－205270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，由于第一汇流条和第二汇流条通过设置在壳体上的开口部紧固在一起，因此第一汇流条和第二汇流条能在不增加功率转换装置中的汇流条紧固点的情况下进行连接。然而，存在以下问题：由于设置有作为用于连接第一汇流条和第二汇流条的汇流条紧固点的螺钉紧固部，因此为了确保螺钉紧固部而难以进行小型化。

此外，存在以下问题：为了紧固功率转换装置的内部的高密度部位，在壳体的侧壁上需要有用于工具介入的开口部，并且为了使壳体的内部防水，需要用于覆盖开口部的盖板和防水结构，因此会使功率转换装置大型化。

因此，本申请的目的在于获得一种功率转换装置，该功率转换装置能够电连接功率用半导体元件和电子元器件而无需对其进行紧固。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请公开的功率转换装置包括功率用半导体元件、电连接到功率用半导体元件的功率用端子的第一布线构件、电子元器件、电连接到电子元器件的功率用端子的第二布线构件、电连接到第二布线构件的具有导电性的保持构件、以及被保持构件保持的具有弹性的弹性构件，第一布线构件在按压弹性构件并使弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到保持构件。

发明效果

根据本申请公开的功率转换装置，能对功率用半导体元件和电子元器件进行电连接而无需对其进行紧固。此外，不需要设置紧固部，能使功率转换装置小型化。

附图说明

图1是示出包含实施方式1的功率转换装置的驱动装置和发动机的外观的概要的立体图。

图2是示出实施方式1所涉及的功率转换装置的结构的概要的框图。

图3是示出实施方式1所涉及的功率转换装置的转换器的电路结构的图。

图4是示出实施方式1所涉及的功率转换装置的逆变器的电路结构的图。

图5是示出实施方式1所涉及的功率转换装置的主要部分的立体图。

图6是在图5的A-A截面位置处切断的功率转换装置的主要部分截面图。

图7是实施方式2所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图8是实施方式3所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图9是实施方式3所涉及的功率转换装置的电子元器件的俯视图。

图10是实施方式3所涉及的功率转换装置的功率模块的俯视图。

图11是实施方式4所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图12是实施方式5所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图13是实施方式6所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图14是实施方式7所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

图15是实施方式8所涉及的功率转换装置的主要部分剖视图。

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是示出包含实施方式1的功率转换装置100的驱动装置200和发动机300的外观概要的立体图，图2是示出功率转换装置100的结构的概要的框图，图3是示出功率转换装置100的转换器3的电路结构的图，图4是示出功率转换装置100的第一逆变器1的电路结构的图，图5是通过移除盖板11和外壳12的侧壁而示出功率转换装置100的主要部分的立体图，图6是在图5的A-A截面位置处切断而示出的包括盖板11和外壳12的侧壁在内的功率转换装置100的主要部分剖视图。

功率转换装置100是安装在车辆等运输设备上并进行功率转换的装置。如图1所示，功率转换装置100被设置为用于驱动发动机300的驱动装置200的一部分。驱动装置200在壳体103的内部设置有电动机101和发电机102，并且在壳体103的上部设置有功率转换装置100。在本实施方式中所示出的上下方向表示电动机101以及发电机102与功率转换装置100之间的相对位置关系，并且在本实施方式中，电动机101和发电机102的位置被设置为下方，并且将功率转换装置100的位置设置为上方。电动机101及发电机102与功率转换装置100之间的位置关系不限于此。电动机101的旋转轴和发电机102的旋转轴同发动机300的旋转轴相连结(未图示出任何旋转轴)。

<装置结构的概要>

如图2所示，功率转换装置100包括第一逆变器1、第二逆变器2和转换器3。第一逆变器1控制用于驱动车辆的电动机101，并且第二逆变器2控制连接到发动机300的发电机102。转换器3连接到设置在功率转换装置100外部的高电压电池104，并且升高或降低高电压电池104的电压。例如，功率转换装置100与50至200kW左右的电动机101、50至150kW左右的发电机102和100至400V左右的高电压电池104组合，并用于双电动机型混合动力电动车或插电式混合动力电动车等电动车辆。这里，在图1中举例示出了用于混合动力车辆的驱动装置200，但是驱动装置200的结构不限于图1中所示的结构。驱动装置200可以与发动机300分开构成，或者可以是不具备发动机300的车辆用驱动装置。此外，作为被功率转换装置100控制的装置，举例示出了包括电动机101和发电机102两者的驱动装置200，但并非必须包括电动机101和发电机102两者。只要是旋转电动机，可以仅具有任一种功能，也可以具有两种功能。此外，功率转换装置100不仅可以用于车辆，也可以用于其它运输设备。

对转换器3的概要进行说明。转换器3配置在高电压电池104与第一逆变器1及第二逆变器2之间，并且具有升高或降低从高电压电池104输入的电压的功能。在图3中仅示出了第一逆变器1，第二逆变器2也连接到转换器3。转换器3包括用于升压的电抗器3a、内部具有搭载有功率用半导体元件14的功率模块33和连接到功率模块33的驱动/保护基板33a的IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)3b、用于控制IPM 3b的开关定时的控制基板35、以及用于冷却IPM 3b和电抗器3a的散热器4。转换器3在IPM 3b的输入侧包括连接到高电压电池104的连接器3c、作为用于平滑输入的直流电的电容器的一次侧平滑电容器3d、用于检测一次侧平滑电容器3d的电压的一次侧电压传感器3e、以及用于检测电抗器3a的电流的电抗器电流传感器3f。转换器3在IPM 3b的输出侧包括连接到第一逆变器1的电容器即二次侧平滑电容器3g、以及检测二次侧平滑电容器3g的电压的二次侧电压传感器3h。

对第一逆变器1和第二逆变器2的概要进行说明。第一逆变器1将从转换器3提供的直流电流转换为交流电流，并将转换后的三相交流电流提供给电动机101。电动机101由所提供的三相交流电流进行驱动。第二逆变器2将从发电机102提供的三相交流电流转换为直流电流，并将其提供给转换器3。由于第一逆变器1和第二逆变器2的结构是相通的，因此下面仅说明第一逆变器1的结构。如图4所示，第一逆变器1包括：IPM 3b，该IPM 3b在内部具有搭载了功率用半导体元件14的功率模块33和连接到功率模块33的驱动/保护基板33a；控制基板35，该控制基板35用于控制IPM 3b的开关定时；以及散热器4，该散热器4用于冷却IPM3b。第一逆变器1在IPM 3b的输出侧具备连接到电动机101的连接器1a和用于检测三相输出的电流的电流传感器1b。

对搭载在功率模块33上的功率用半导体元件14进行说明。功率用半导体元件14由功率用场效应晶体管(功率MOSFET:功率金属氧化物半导体场效应晶体管)或绝缘栅双极晶体管(IGBT:绝缘栅双极晶体管)等构成。它们主要用于驱动电动机等设备的逆变电路，控制几安培到几百安培的额定电流。作为半导体元件的材料，使用硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等。

对控制基板35进行说明。控制基板35由构成控制电路的电子元器件、安装有电子元器件的印刷基板、陶瓷基板、金属基板等构成。特别地，由于车载设备需要很高的振动耐久性，因此控制基板35通过螺钉、热填缝、铆钉、粘接等固定到外壳。固定点以例如50至60mm的间隔配置。然而，固定点的间隔是一个示例，可以根据振动条件或产品形状改变。

对散热器4进行说明。散热器4由铝等的具有较高热传导率的金属形成。散热器4在高度方向上具有厚度，在外侧具有冷却面，并且在内侧形成制冷剂在其中流动的流路和散热片。制冷剂是流体，并且制冷剂从设置在散热器的侧面上的两个管道(流入管和流出管)流入和流出。散热器与箱体、泵、辐射器等一起形成冷剂循环用的冷却回路的一部分。作为冷却对象的第一逆变器1、第二逆变器2和转换器3的一部分元器件固定在散热器4的上表面或下表面上。

＜装置主要部分的结构＞

使用图5以第一逆变器1为例说明功率转换装置100的主要部分的结构。外壳12的设置有元器件的部位是散热器4，并且外壳12具有固定面12b，在该固定面12b上固定着搭载有功率用半导体元件14(图5中未图示出)的功率模块33。图5所示的外壳12的主体部分是长方体形状，并且固定面12b是平面。电子元器件34配置在功率用半导体元件14的固定面12b法线方向侧，并且远离功率用半导体元件14和固定面12b。用于功率转换装置100的电子元器件34是平滑电容器或电抗器等构成主电路的无源元器件。在图5中，将二次侧平滑电容器3g作为电子元器件34举例进行说明。控制基板35配置在功率模块33和电子元器件34之间。功率模块33具有多个第一布线构件13和多个输出侧布线构件13b。第一布线构件13和输出侧布线构件13b在功率模块33的内部连接到功率用半导体元件14。第一布线构件13经由具有导电性的保持构件21和受保持构件21保持的具有弹性的弹性构件22连接到电子元器件34。输出侧布线构件13b经由端子台16所具备的汇流条10连接到电动机(图5中未图示出)。

<连接的结构>

用图6说明装置主要部分中的各个部分的电连接和热连接的结构。板状的功率用半导体元件14在设置在一个面上的功率用端子(未图示出)处经由导电性接合材料17连接到第一布线构件13。此外，功率用半导体元件14在设置在另一个面上的功率用端子(未图示出)处经由导电性接合材料17连接到半导体元件用布线构件15。通过连接功率用半导体元件14、第一布线构件13和半导体元件用布线构件15，从而构成功率转换装置100的主电路。半导体元件用布线构件15经由导电性接合材料17连接到输出侧布线构件13b。导电性接合材料17由焊料、银糊料或导电性粘接剂等导电性良好且热传导率较高的材料构成。导电性接合材料17用于对功率用半导体元件14、第一布线构件13、半导体元件用布线构件15和输出侧布线构件13b进行电连接和热连接，并固定在它们之间。

在搭载有多个功率用半导体元件14的功率模块33的内部，用模塑树脂20覆盖功率用半导体元件14。控制基板35配置在功率模块33的上部。控制基板35与功率模块33的控制端子(未图示出)连接，并且控制功率用半导体元件14。

外壳12的主体部分在内侧具有冷却部12a，并且通过使液体或气体通过冷却部12a，外壳12作为散热器4起作用。外壳12通过使用铝、铝合金、铁、铁合金、铜和铜合金等具有20W/m·K以上的热传导率的材料来制造。第一布线构件13及输出侧布线构件13b和外壳12经由散热构件18热连接。在功率用半导体元件14中产生的热量朝向外壳12侧散热。散热构件18由具有高导热性和高电绝缘性的材料构成。因此，散热构件18由具有几W/mK至几十W/mK的热传导率并且具有绝缘性的硅树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂等的树脂材料形成的粘合剂、油脂或绝缘片材构成。并且，散热构件18还可以通过将陶瓷基板或金属基板等热阻较低且具有绝缘性的材料与上述树脂材料相组合来构成。

这里，电子元器件34是二次侧平滑电容器3g，并且功率转换装置100包括在电容器壳体30内部的电容器31。电容器壳体30的内部填充有密封材料32。作为电子元器件34的电容器31在功率用端子(未图示出)处连接到第二布线构件13a。具有导电性的保持构件21电连接到第二布线构件13a，并且具有弹性的弹性构件22被保持构件21保持。弹性构件22具有导电性，并且第一布线构件13按压弹性构件22并在使弹性构件22发生弹性形变的状态下电连接到保持构件21。这里，将第一弹性构件22a和第二弹性构件22b设置作为多个弹性构件22，并且第一布线构件13按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b并在使第一弹性构件22a和第二弹性构件22b发生弹性形变的状态下电连接到保持构件21。

功率转换装置100包括盖板11，盖板11覆盖外壳12从而形成容纳空间36，并且具有与固定面12b相对的相对面11a。相对面11a是平面。电容器壳体30通过紧固等方式固定到盖板11的相对面11a。通过固定电容器壳体30，电子元器件34在容纳空间36内部固定到盖板11的相对面11a。此外，功率用半导体元件14在容纳空间36内部固定到外壳12的固定面12b。盖板11由铝、铝合金、铁和铁合金等金属材料构成。此外，盖板11可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET:polyethylene terephthalate)或聚酰亚胺(PI：polyimide)的膜、芳族聚酰胺(全芳香族聚酰胺)纤维形成的纸构成。此外，盖板11可以由玻璃纤维增强环氧树脂、酚醛树脂、聚苯硫醚(PPS：Poly Phenylene Sulfide)、聚醚醚酮(PEEK)等形成，并且只要是刚性高的材料，也可以是其它材料。由于功率用半导体元件14和电子元器件34固定到高刚性结构物，因此提高了功率用半导体元件14和电子元器件34的抗振性。由于功率用半导体元件14和电子元器件34固定到热传导率较高的结构物，因此提高了功率用半导体元件14和电子元器件34的散热性。

对与功率用半导体元件14和电子元器件34之间的连接有关的构件进行说明。第一布线构件13、第二布线构件13a和半导体元件用布线构件15使用导电性良好且热传导率较高的铜或铜合金、Al、Al合金等金属。它们的表面可以镀覆有Au、Ni、Sn、Ag等金属材料。汇流条10也相同。保持构件21使用导电性良好和刚性较高的铜或铜合金、Al、Al合金等金属。保持构件21表面可以镀覆有Au、Ni、Sn、Ag等金属材料。将导电性良好且具有弹性的铜或铜合金、铁或铁合金等金属用于弹性构件22。弹性构件22的表面可以镀覆有Au、Ni、Sn、Ag等金属材料。由于弹性构件22具有弹性，因此弹性构件22可以是板簧或线圈弹簧，弹性构件22的形状可以自由确定。

功率转换装置100包括多个第二布线构件13a、分别电连接到多个第二布线构件13a的多个保持构件21、以及分别连接到多个保持构件21的弹性构件22。功率转换装置100设置有多个功率用半导体元件14和第一布线构件13。如图5所示，多个第一布线构件13分别按压多个弹性构件22，并且在多个弹性构件22都发生了弹性形变的状态下分别电连接到多个保持构件21。通过这种结构，能容易地将多个第一布线构件13和多个保持构件21一并连接。

<连接的主要部分的结构>

对作为本申请的主要部分的第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接的详细情况进行说明。保持构件21具有在第一布线构件13侧开口的狭缝21a。弹性构件22由具有导电性的第一弹性构件22a和第二弹性构件22b构成，该第一弹性构件22a和第二弹性构件22b分别被保持在狭缝21a的内侧彼此相对的两个内侧面上，并且电连接到保持构件21。第一布线构件13通过狭缝21a的开口而被夹在第一弹性构件22a和第二弹性构件22b之间，按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b，并且在使第一弹性构件22a和第二弹性构件22b发生弹性形变的状态下电连接到第一弹性构件22a和第二弹性构件22b。第一弹性构件22a和第二弹性构件22b分别嵌合并被保持在形成于狭缝21a的两个内侧面各自的凹部21b。

弹性构件22和保持构件21通过接触或接合进行连接。作为通过接触使保持构件21与弹性构件22进行连接时的例子，采用上述那样的嵌合方式，但也可以是通过紧固而进行连接。作为通过接合进行连接时的示例有焊接、锡焊或钎焊。第二布线构件13a和保持构件21同样地通过接触或接合进行连接。

通过以这种结构连接第一布线构件13和第二布线构件13a，能电连接功率用半导体元件14和电子元器件34而无需对它们进行紧固。此外，不需要设置紧固部，并且不需要为了确保用于紧固第一布线构件13和第二布线构件13a的部位而将第一布线构件13和第二布线构件13a较长地走线，从而能使功率转换装置100小型化。不需要在第一布线构件13和第二布线构件13a的周围确保空间以供焊接夹具介入焊接部从而焊接第一布线构件13和第二布线构件13a，由此能使功率转换装置100小型化。此外，当连接第一布线构件13和第二布线构件13a时，不需要工具，不需要在外壳12的侧壁上设置供工具介入的开口部，并且不需要覆盖开口部的盖板和防水结构，因而能使功率转换装置100小型化。

对第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接部位的配置进行详细说明。首先，说明在外壳12的固定面12b的法线方向上的配置。第一布线构件13的按压弹性构件22的部分在固定面12b的法线方向上延伸。第二布线构件13a从电子元器件34的位于固定面12b法线方向侧的部分沿着平行于固定面12b的方向延伸。保持构件21从第二布线构件13a沿着与固定面12b的法线方向相反的方向即法线相反方向延伸，并且狭缝21a在固定面12b的法线相反方向上开口。

通过构成这种配置，当将盖板11组装到外壳12上时，在外壳12的内部形成容纳空间36，并且第一布线构件13和第二布线构件通过保持构件21和弹性构件22进行连接，并且功率用半导体元件14和电容器31容易电连接。此外，功率模块33和电容器31能靠近地配置，并且能使功率转换装置100小型化。

接下来，说明在平行于外壳12的固定面12b的方向上的配置。第一布线构件13延伸到平行于固定面12b的第一方向的一侧，然后在固定面12b的法线方向上延伸。第二布线构件13a从电子元器件34的位于固定面12b法线方向侧的部分向第一方向的一侧延伸。保持构件21连接到第二布线构件13a的位于第一方向一侧的部分，并且保持构件21和弹性构件22配置在电子元器件34的第一方向一侧。此外，设置有多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a、保持构件21和弹性构件22。多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a、保持构件21和弹性构件22在与第一方向正交且平行于固定面12b的第二方向上排列。

通过构成为这种配置，构成功率转换装置100的多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a、保持构件21和弹性构件22能在第二方向上有效地排列设置，并且能使功率转换装置100小型化。

第二布线构件13a和保持构件21通过作为专用固定构件的端子台16a固定到相对面11a。由于第二布线构件13a和保持构件21固定到刚性较高的结构物，因此能提高第二布线构件13a和保持构件21的抗振性。

保持构件21和第一布线构件13的位置由于公差而会产生偏移。固定面12b在法线方向上的偏移通过在保持构件21的狭缝21a内部第一布线构件13和弹性构件22相接触的部位沿着法线方向偏移而被吸收。与法线方向上的偏移同样，第二方向上的偏移通过第一布线构件13和弹性构件22相接触的部位沿着第二方向偏移而被吸收。第一方向上的偏移通过弹性构件22具有弹性并且弹性构件22发生形变而被吸收。因此，即使保持构件21和第一布线构件13的位置发生偏移，也能可靠地连接第一布线构件13和第二布线构件13a。

此外，在本实施方式1中，功率用半导体元件14和作为电子元器件34的电容器31进行电连接，从而构成主电路。功率用半导体元件14例如以PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)频率高速地进行开关，并且在导通、断开时的电流变化率(di/dt)较大。若主电路的电感值为L，则断开时产生的浪涌电压(ΔV)用ΔV＝L×di/dt表示，电感值较大时，浪涌电压也成比例地变大。因此，为了将浪涌电压控制在功率用半导体元件14的允许电压以下，需要减小电感值。为了减小电感值，通常缩短主电路布线，即，需要缩短电连接功率用半导体元件14和电容器31的路径。在本实施方式1中，由于能通过使用保持构件21和弹性构件22以短距离连接功率用半导体元件14和电容器31，因此能以低电感连接功率用半导体元件14和电容器31。

在本实施方式1中，第一布线构件13按压具有导电性的第一弹性构件22a和第二弹性构件22b而与第一弹性构件22a和第二弹性构件22b电连接，但是第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接的结构不限于此。可以仅设置第一弹性构件22a，并且第一布线构件13与狭缝21a的未设置第一弹性构件22a的内侧面相接触地进行连接。在这种情况下，第一弹性构件22a可以不具有导电性。

如上所述，在根据实施方式1的功率转换装置100中，第一布线构件13按压弹性构件22并且在使弹性构件22发生弹性形变的状态下电连接到保持构件21，因此，能电连接功率用半导体元件和电子元器件而无需进行紧固。此外，不需要设置紧固部，能使功率转换装置100小型化。此外，由于不需要在功率转换装置100的外壳12上设置开口部，并且不需要覆盖开口部的盖板和防水结构，因此能使功率转换装置100小型化。当弹性构件22具有导电性时，能更可靠地电连接第一布线构件13和第二布线构件13a。设置多个弹性构件22，并且当第一布线构件13按压多个弹性构件22时，能更可靠地电连接第一布线构件13和第二布线构件13a。由于功率用半导体元件14在容纳空间36的内部固定于外壳12，并且电子元器件34在容纳空间36的内部固定于盖板11，因此能提高功率用半导体元件14和电子元器件34的抗振性。在多个第一布线构件13分别按压多个弹性构件22中的每一个，并在使多个弹性构件22分别发生弹性形变的状态下分别电连接到多个保持构件21，在这样的情况下，能容易地将多个第一布线构件13和多个保持构件21一并连接。

当第一布线构件13通过狭缝21a的开口被夹在第一弹性构件22a和第二弹性构件22b之间，并按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b时，能更可靠地电连接第一布线构件13和第二布线构件13a。即使保持构件21和第一布线构件13的位置发生偏移，也能可靠地连接第一布线构件13和第二布线构件13a。当第一弹性构件22a和第二弹性构件22b分别嵌合并保持在形成于狭缝21a的凹部21b中时，能容易地将弹性构件22设置于保持构件21。

实施方式2

说明实施方式2的功率转换装置100。图7是实施方式2所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式2的功率转换装置100构成为将保持构件21搭载在电容器壳体30的内部。

作为电子元器件34的电容器31、第二布线构件13a和保持构件21被容纳在电容器壳体30的内部，并且通过密封材料32进行树脂密封从而被一体化。在该结构中，不需要实施方式1中所示的端子台16a。

如上所述，在实施方式2的功率转换装置100中，由于不需要端子台16a，所以仅电容器壳体30是要安装到盖板11上的构件，能减少制造功率转换装置100所花费的工时。此外，由于将电容器31、第二布线构件13a和保持构件21进行一体化，因此能提高这些构件的抗振性。

实施方式3

说明实施方式3的功率转换装置100。图8是实施方式3的功率转换装置100的主要部分剖视图，图9是从法线方向观察功率转换装置100的电子元器件34的俯视图，图10是从法线方向的反方向观察功率转换装置100的功率模块33的俯视图。实施方式3的功率转换装置100构成为保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上排列。

对第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接部位的配置进行详细说明。在本实施方式3中，在与外壳12的固定面12b平行的方向上的保持构件21和弹性构件22的配置与实施方式1不同。功率转换装置100包括多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a、保持构件21和弹性构件22。多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a在与第一方向正交且平行于固定面12b的第二方向上排列。如图8所示，保持构件21和弹性构件22沿与固定面12b平行的第一方向排列。

说明第一布线构件131、132以及第二布线构件13a1、13a2的配置。这里，将根据图9和图10说明第一布线构件13和两个第二布线构件13a各设有2个的示例。如图9中所示，作为2个第二布线构件13a的第二布线构件13a1和第二布线构件13a2在与第一方向正交且平行于固定面12b(图9中未图示出)的第二方向上排列，并从电子元器件34引出。第二布线构件13a1和第二布线构件13a2具有不同的电位，并且构成功率转换装置100的主电路的一部分。2个第二布线构件13a中的一个第二布线构件13a2绕着另一个第二布线构件13a1延伸，并且保持构件21和弹性构件22在第一方向上并排连接。

如图10中所示，作为2个第一布线构件13a的第一布线构件131和第一布线构件132在与第一方向正交且平行于固定面12b(图10中未图示出)的第二方向上排列，并从功率模块33引出。第一布线构件131和第一布线构件132具有不同的电位，并且构成功率转换装置100的主电路的一部分。2个第一布线构件13中的一个第一布线构件132绕着另一个第一布线构件131延伸，并且第一布线构件13的按压弹性构件22的部分在平行于固定面12b的第一方向上排列设置。

以往，当通过紧固或焊接来连接第一布线构件13和第二布线构件13a时，由于需要使工具从外壳12外沿着平行于固定面12b的第一方向上进行介入，因此连接部位不能在第一方向上相邻地并排设置。通过经由保持构件21和弹性构件22的连接结构，作为连接部位的保持构件21和弹性构件22能在平行于固定面12b的第一方向上相邻地排列。由于使连接部位相邻地排列，因此能使功率转换装置100小型化。

此外，具有不同电位的第一布线构件13和第二布线构件13a可以在平行于固定面12b的第一方向上相邻地并排配置。此外，即使一并采用上述配置，也能减小功率用半导体元件14和电容器31之间的电感来进行配置。

另外，在本实施方式3中，保持构件21和弹性构件22全部并排配置成在与固定面12b平行的第1方向上重叠，但保持构件21和弹性构件22的配置并不限于此。多个保持构件21可以在第一方向上排列使得多个保持构件21的一部分重叠，多个保持构件21也可以全部不重叠。

如上所述，在实施方式3的功率转换装置100中，由于构成为保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上相邻地排列，因此能够使功率转换装置100小型化。此外，由于保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上排列，因此能提高保持构件21和弹性构件22的配置自由度。

实施方式4

说明实施方式4的功率转换装置100。图11是实施方式4所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式4的功率转换装置100构成为使功率用半导体元件14、第一布线构件13、电子元器件34和第二布线构件13a在固定面12b的法线方向上排列。

对第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接部位的配置进行详细说明。在本实施方式4中，功率用半导体元件14、第一布线构件13、电子元器件34以及第二布线构件13a的配置与实施方式2不同。功率转换装置100包括多个功率用半导体元件14、电子元器件34、第一布线构件13、第二布线构件13a、保持构件21和弹性构件22。多个功率用半导体元件14、第一布线构件13、电子元器件34和第二布线构件13a在固定面12b的法线方向上排列。保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上排列。

作为2个第二布线构件13a的第二布线构件13a1和第二布线构件13a2在法线方向上排列，并且在平行于固定面12b的第一方向上从电子元器件34引出。第二布线构件13a1和第二布线构件13a2具有不同的电位，并且构成功率转换装置100的主电路的一部分。作为2个第一布线构件13的第一布线构件131和第一布线构件132在法线方向上排列，并且在平行于固定面12b的第一方向上从功率模块33引出。第一布线构件131和第一布线构件132具有不同的电位，并且构成功率转换装置100的主电路的一部分。

如上所述，在实施方式4的功率转换装置100中，由于构成为保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上相邻地排列，因此能够使功率转换装置100小型化。此外，由于使保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上排列，因此能提高保持构件21和弹性构件22的配置自由度。此外，即使构成为功率用半导体元件14、第一布线构件13、电子元器件34和第二布线构件13a在固定面12b的法线方向上排列，也能使保持构件21和弹性构件22在平行于固定面12b的第一方向上相邻地排列。

实施方式5

说明实施方式5的功率转换装置100。图12是实施方式5所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式5的功率转换装置100构成为在保持构件21上不设置狭缝。

在保持构件21的第一布线构件13侧形成有凹部21b，并且弹性构件22嵌合并保持于凹部21b。第一布线构件13延伸到平行于固定面12b的第一方向一侧，然后在固定面12b的法线方向上延伸，再在第一方向上延伸从而与弹性构件22相对。第一布线构件13在按压弹性构件22并在使弹性构件22发生弹性形变的状态下电连接到保持构件21。

如上所述，在实施方式5的功率转换装置100中，将凹部21b形成在保持构件21的第一布线构件13侧，弹性构件22嵌合并保持于凹部21b，因此，不需要将第一布线构件13放入保持构件21的狭缝，所以能进一步吸收由公差引起的位置偏移，并且能将第一布线构件13连接到第二布线构件13a。

实施方式6

说明实施方式6的功率转换装置100。图13是实施方式6所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式6的功率转换装置100构成为使得多个第一布线构件13按压弹性构件22并在使弹性构件22发生弹性形变的状态下电连接到保持构件21。

功率转换装置100中设置有多个功率用半导体元件14和第一布线构件13。这里，说明2个功率用半导体元件14分别具有第一布线构件13的示例。2个第一布线构件13通过保持构件21的狭缝21a的开口而被夹在第一弹性构件22a和第二弹性构件22b之间，按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b，并且在使第一弹性构件22a和第二弹性构件22b发生弹性形变的状态下电连接到第一弹性构件22a和第二弹性构件22b。2个第一布线构件13彼此通过弹性构件22的反作用力相互按压，并且通过直接接触进行电连接。2个第一布线构件13和第二布线构件13a经由弹性构件22和保持构件21电连接。尽管已经说明了使2个第一布线构件13通过保持构件21的狭缝21a的开口的示例，但是也可以是将更多的第一布线构件13通过保持构件21的狭缝21a的开口的结构。

如上所述，在实施方式6的功率转换装置100中，多个第一布线构件13通过保持构件21的狭缝21a的开口而被夹在第一弹性构件22a和第二弹性构件22b之间，并且按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b，因此，能减少保持构件21的数量，因而能使功率转换装置100小型化。

实施方式7

说明实施方式7的功率转换装置100。图14是实施方式7所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式7的功率转换装置100在实施方式1所示的结构的基础上使输出侧布线构件13b和汇流条10经由弹性构件38和保持构件37电连接。

功率转换装置100包括将输出侧布线构件13b和汇流条10电连接的弹性构件38和保持构件37。保持构件37具有在输出侧布线构件13b和汇流条10侧开口的狭缝37a。弹性构件38由具有导电性的第一弹性构件38a和第二弹性构件38b构成，该第一弹性构件38a和第二弹性构件38b分别被保持在狭缝37a的内侧彼此相对的两个内侧面上，并且电连接到保持构件37。输出侧布线构件13b和汇流条10通过狭缝37a的开口而被夹在第一弹性构件38a和第二弹性构件38b之间，按压第一弹性构件38a和第二弹性构件38b，并且在使第一弹性构件38a和第二弹性构件38b发生弹性形变的状态下电连接到第一弹性构件38a和第二弹性构件38b。第一弹性构件38a和第二弹性构件38b分别嵌合并保持于分别形成于狭缝37a的两个内侧面上的凹部37b。保持构件37通过端子台16b固定到盖板11的相对面11a。

如上所述，在实施方式7的功率转换装置100中，由于输出侧布线构件13b和汇流条10经由弹性构件38和保持构件37电连接，所以当将盖板11安装到外壳12时，不仅第一布线构件13和第二布线构件13a之间的连接容易，而且能容易地电连接输出侧布线构件13b和汇流条10。

实施方式8

说明实施方式8的功率转换装置100。图15是实施方式8所涉及的功率转换装置100的主要部分剖视图。实施方式8的功率转换装置100构成为将电子元器件34固定到外壳12的与固定面12b相反一侧的相反侧面12c上。

外壳12具有固定有功率用半导体元件14的固定面12b、与固定面12b相反一侧的相反侧面12c、以及贯穿固定面12b侧和相反侧面12c侧的通孔12d。固定面12b和相反侧面12c都是平面。第一布线构件13延伸到平行于固定面12b的第一方向一侧，然后在通孔12d的内侧延伸到固定面12b的法线相反方向侧。电子元器件34固定到相反侧面12c。第二布线构件13a从电子元器件34的固定面12b法线方向侧的部分延伸到第一方向一侧。保持构件21在通孔12d的内侧从第二布线构件13a的位于第一方向一侧的部分朝固定面12b的法线方向延伸。弹性构件22配置在通孔12d内侧且配置在保持构件21上。

冷却部12a设置在固定面12b和相反侧面12c之间。在通孔12d的内侧，保持构件21与冷却部12a相邻地设置。第一布线构件13通过保持构件21的狭缝21a的开口而被夹在第一弹性构件22a和第二弹性构件22b之间，按压第一弹性构件22a和第二弹性构件22b，并且在使第一弹性构件22a和第二弹性构件22b发生弹性形变的状态下电连接到第一弹性构件22a和第二弹性构件22b。

功率转换装置100包括盖板11，盖板11覆盖外壳12的固定面12b侧而形成容纳空间36，并且具有与固定面12b相对的相对面11a。功率转换装置100包括第二盖板40，该第二盖板40覆盖外壳12的相反侧面12c侧而形成第二容纳空间39，并且具有与相反侧面12c相对的相对面40a。相对面40a是平面。

如上所述，在实施方式8的功率转换装置100中，包括贯穿外壳12的固定面12b侧和相反侧面12c侧的通孔12d，并且经由设置在通孔12d中的保持构件21和弹性构件22而将功率用半导体元件14和电子元器件连接，因此，能通过较短的路径连接功率用半导体元件14和电子元器件34，能使功率转换装置100小型化。此外，由于不需要在功率转换装置100的外壳12上设置开口部，并且不需要覆盖开口部的盖板和防水结构，因此能使功率转换装置100小型化。此外，由于不需要开口，因此提高了外壳12的刚性，并且能提高功率转换装置100的抗振性。此外，由于电子元器件34固定到相反侧面12c，并且能利用冷却部12a冷却电子元器件34，因此能抑制电子元器件34的温度升高。

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。

由此，可以认为未示例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，假设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第一逆变器、1a连接器、1b电流传感器、2第二逆变器、3转换器、3a电抗器、3bIPM、3c连接器、3d一次侧平滑电容器、3e一次侧电压传感器、3f电抗器电流传感器、3g二次侧平滑电容器、3h二次电压传感器、4散热器、10汇流条、11盖板、11a相对面、12外壳、12a冷却部、12b固定面、12c相反侧面、12d通孔、13第一布线构件、13a第二布线构件、13b输出侧布线构件、14功率用半导体元件、15半导体元件用布线构件、16端子台、16a端子台、16b端子台、17导电性接合材料、18散热构件、20模塑树脂、21保持构件、21a狭缝、21b凹部、22弹性构件、22a第一弹性构件、22b第二弹性构件、30电容器壳体、31电容器、32密封材料、33功率模块、33a驱动/保护基板、34电子元器件、35控制基板、36容纳空间、37保持构件、37a狭缝、37b凹部、38弹性构件、38a第一弹性构件、38b第二弹性构件、39第二容纳空间、40第二盖板、40a相对面、100功率转换装置、101电动机、102发电机、103壳体、104高电压电池、200驱动装置、300发动机。

Claims (15)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：

功率用半导体元件；

第一布线构件，该第一布线构件电连接到所述功率用半导体元件的功率用端子；

电子元器件；

第二布线构件，该第二布线构件电连接到所述电子元器件的功率用端子；

保持构件，该保持构件电连接到所述第二布线构件且具有导电性；以及

弹性构件，该弹性构件被所述保持构件保持且具有弹性，

所述第一布线构件按压所述弹性构件并在使所述弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到所述保持构件，

所述保持构件具有在所述第一布线构件一侧开口的狭缝，

所述弹性构件包括具有导电性的第一弹性构件和第二弹性构件，所述第一弹性构件和所述第二弹性构件分别被保持在所述狭缝内侧的相对的两个内侧面上，并且电连接到所述保持构件，

所述第一布线构件通过所述狭缝的开口而被夹在所述第一弹性构件和所述第二弹性构件之间，按压所述第一弹性构件和所述第二弹性构件，并且在使所述第一弹性构件和所述第二弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到所述第一弹性构件和所述第二弹性构件。

2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

包括外壳以及覆盖所述外壳并形成容纳空间的盖板，

所述功率用半导体元件在所述容纳空间的内部固定到所述外壳，

所述电子元器件在所述容纳空间的内部固定到所述盖板。

3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件和所述第一布线构件设置有多个，

多个所述第一布线构件按压所述弹性构件并在使所述弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到所述保持构件。

4.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

包括多个所述第二布线构件、分别电连接到多个所述第二布线构件的多个所述保持构件、以及分别连接到多个所述保持构件的所述弹性构件，

所述功率用半导体元件和所述第一布线构件设置有多个，

多个所述第一布线构件分别按压多个所述弹性构件中的各个所述弹性构件，并且在使多个所述弹性构件分别发生弹性形变的状态下分别电连接到多个所述保持构件。

5.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

所述狭缝的两个内侧面上分别形成有凹部，并且所述第一弹性构件和所述第二弹性构件分别嵌合并保持于所述凹部。

6.如权利要求1或5所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件和所述第一布线构件设置有多个，

多个所述第一布线构件通过所述狭缝的开口而被夹在所述第一弹性构件和所述第二弹性构件之间，按压所述第一弹性构件和所述第二弹性构件，并且在使所述第一弹性构件和所述第二弹性构件发生弹性形变的状态下电连接到所述第一弹性构件和所述第二弹性构件。

7.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

包括外壳，该外壳具有固定所述功率用半导体元件的固定面，

所述第一布线构件的按压所述弹性构件的部分朝所述固定面的法线方向延伸，

所述电子元器件配置在比所述功率用半导体元件更靠所述固定面的法线方向侧，

所述第二布线构件从所述电子元器件的位于所述固定面的法线方向侧的部分朝平行于所述固定面的方向延伸，

所述保持构件从所述第二布线构件朝所述固定面的法线相反方向延伸，并且所述狭缝朝所述固定面的法线相反方向开口。

8.如权利要求7所述的功率转换装置，其特征在于，

包括盖板，该盖板具有与所述固定面相对的相对面，

所述电子元器件固定于所述相对面。

9.如权利要求8所述的功率转换装置，其特征在于，

所述第二布线构件和所述保持构件通过专用的固定构件固定于所述相对面。

10.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

包括外壳，该外壳具有固定所述功率用半导体元件的固定面，

所述第一布线构件延伸到平行于所述固定面的第一方向一侧，然后朝所述固定面的法线方向延伸，

所述电子元器件配置在比所述功率用半导体元件更靠所述固定面的法线方向侧，

所述第二布线构件从所述电子元器件的位于所述固定面的法线方向侧的部分延伸到所述第一方向一侧，

所述保持构件连接到所述第二布线构件的位于所述第一方向一侧的部分，并且所述保持构件和所述弹性构件配置在所述电子元器件的所述第一方向一侧。

11.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件、所述电子元器件、所述第一布线构件、所述第二布线构件、所述保持构件和所述弹性构件设置有多个,

多个所述功率用半导体元件、所述电子元器件、所述第一布线构件、所述第二布线构件、所述保持构件和所述弹性构件在与所述第一方向正交且平行于所述固定面的第二方向上排列。

12.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件、所述电子元器件、所述第一布线构件、所述第二布线构件、所述保持构件和所述弹性构件设置有多个,

多个所述功率用半导体元件、所述电子元器件、所述第一布线构件和所述第二布线构件在与所述第一方向正交且平行于所述固定面的第二方向上排列，

所述保持构件和所述弹性构件在平行于所述固定面的所述第一方向上排列。

13.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件、所述电子元器件、所述第一布线构件、所述第二布线构件、所述保持构件和所述弹性构件设置有多个,

多个所述功率用半导体元件、所述第一布线构件、所述电子元器件和所述第二布线构件沿所述固定面的法线方向排列，

所述保持构件和所述弹性构件在平行于所述固定面的所述第一方向上排列。

14.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

所述电子元器件、所述第二布线构件和所述保持构件被树脂密封并一体化。

15.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

包括外壳，所述外壳具有固定所述功率用半导体元件的固定面、与所述固定面相反一侧的相反侧面、以及贯穿所述固定面的一侧和所述相反侧面的一侧的通孔，

所述第一布线构件延伸到平行于所述固定面的第一方向一侧，然后在所述通孔的内侧朝所述固定面的法线相反方向侧延伸，

所述电子元器件固定于所述相反侧面，

所述第二布线构件从所述电子元器件的位于所述固定面的法线方向侧的部分延伸到所述第一方向一侧，

所述保持构件从所述第二布线构件的位于所述第一方向一侧的部分在所述通孔的内侧朝所述固定面的法线方向延伸，并且所述弹性构件配置在所述通孔的内侧。