JP2011167049A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路部品の放熱と、収容室の内外圧力差の低減とを図る。
【解決手段】インバータ装置１は、制御ユニット１ｂと、パワーユニット１ｃと、コンデンサユニット１ｄとを有する。パワーユニット１ｃは、６つの半導体装置２７を備える。それぞれの半導体装置２７は、半導体モジュール２２と、その両面に装着された一対のヒートシンク２４とを備える。複数のヒートシンク２４は、冷却用空気の通風路に配置されている。制御ユニット１ｂの収容室は、冷却用空気の通風路に連通している。この結果、制御ユニット１ｂの収容室内には、冷却用空気の一部が流れる。また、コンデンサユニット１ｄの収容室内にも、冷却用空気の一部が流れる。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体モジュールを冷却するためのヒートシンクを備えた電力変換装置に関する。

特許文献１は、制御回路部と、パワー配線部との間に、複数の半導体モジュールと冷却装置とを配置した多相電力変換装置を開示している。また、特許文献２は、複数の半導体モジュールのための水冷装置を開示している。さらに、特許文献３は、複数の空冷用ヒートシンクと、複数の半導体モジュールとを交互に積層する構成を開示している。また、特許文献４は、半導体モジュールの熱をヒートシンクから放熱させるとともに、他の回路部品の熱もヒートシンクから放熱させる構成を開示している。

特開２００５−７３３７４号公報 特開２００５−１９１５２７号公報 特開２００８−２７８５７６号公報 特開２００８−２１１６６３号公報

特許文献１ないし特許文献３の装置では、発熱量の大きい半導体モジュールを冷却する構造が提案されている。しかし、電力変換装置としての制御回路など付属の回路部品を収容した収容室の内外の圧力差の低減については配慮されていない。また、電力変換装置としての制御回路など付属の回路部品の冷却については配慮されていない。

また、特許文献４の構成でも、収容室の内外の圧力差の低減については配慮されていない。また、スイッチング用のトランジスタからの発熱量が多いため、他の回路部品からの放熱が妨げられるおそれがあった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング素子からの放熱を実現しながら、他の回路部品を収容した収容室の内外の圧力差の低減を可能とする電力変換装置を提供することである。

本発明の他の目的は、スイッチング素子からの放熱を実現しながら、他の回路部品の放熱を可能とする電力変換装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、電力をスイッチングする複数のスイッチング素子を冷却するヒートシンクを備え、ヒートシンクを冷却用空気の通風路に配置したパワーユニットと、回路部品を収容した収容室を有し、パワーユニットに隣接して配置された付属ユニットとを備え、収容室を区画する部材は、通風路と収容室とを連通する通路を形成しているという技術的手段を採用する。この発明によると、スイッチング素子からの放熱を実現しながら、回路部品を収容した収容室の内外の圧力差を通路によって低減することができる。しかも、通路は、冷却用空気の通風路に連通しているため、比較的清浄な空気を収容室に導入することができる。

請求項２に記載の発明は、収容室を区画する部材は、通路として、冷却用空気の一部を収容室に導入する入口通路と、通風路における入口通路の開口より下流の位置に開口し、収容室から空気を排出する出口通路とを形成しているという技術的手段を採用する。この発明によると、空気は、入口通路から導入され、収容室を流れた後に、出口通路から排出される。このため、収容室内の回路部品からの放熱が可能となる。

請求項３に記載の発明は、付属ユニットは、パワーユニットの一方に配置され、複数のスイッチング素子の制御回路を収容した第１収容室を有する制御ユニットと、パワーユニットの他方に配置され、コンデンサを収容した第２収容室を有するコンデンサユニットとを備え、第１収容室を区画する部材は、入口通路として、冷却用空気の一部を第１収容室に導入する第１入口通路を形成するとともに、出口通路として、第１収容室から空気を排出する第１出口通路を形成しており、第２収容室を区画する部材は、入口通路として、冷却用空気の一部を第２収容室に導入する第２入口通路を形成するとともに、出口通路として、第２収容室から空気を排出する第２出口通路を形成しているという技術的手段を採用する。この発明によると、制御ユニットとコンデンサユニットとの両方において、収容室の内外の圧力差の低減と、回路部品の放熱とを実現することができる。

請求項４に記載の発明は、通風路は、パワーユニットに流入する前の空気が流れる外部通風路と、パワーユニットによって形成された内部通風路とを有し、入口通路は、内部通風路に開口しているという技術的手段を採用する。この発明によると、パワーユニット内から冷却用空気を導入することができる。

請求項５に記載の発明は、入口通路は、ヒートシンクを貫通する通路を有するという技術的手段を採用する。この発明によると、ヒートシンクの表面を流れる冷却用空気を収容室内に導入することができる。

請求項６に記載の発明は、通風路は、パワーユニットに流入する前の空気が流れる外部通風路と、パワーユニットによって形成された内部通風路とを有し、入口通路は、外部通風路に開口しているという技術的手段を採用する。この発明によると、パワーユニットに流入する前の冷却用空気を導入することができる。

請求項７に記載の発明は、入口通路に設けられたフィルタをさらに備えるという技術的手段を採用する。この発明によると、収容室への異物の侵入を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るインバータ装置を搭載した車両を示すブロック図である。 第１実施形態に係るインバータ装置の回路図である。 第１実施形態に係るインバータ装置の外観を示す斜視図である。 第１実施形態に係るパワーユニットの斜視図である。 第１実施形態に係る組立体と弾性部材との分解状態を示す斜視図である。 第１実施形態に係る半導体装置の分解状態を示す斜視図である。 第１実施形態に係るインバータ装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインバータ装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るインバータ装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係るパワーユニットの正面図である。 本発明の第５実施形態に係るインバータ装置の断面図である。 本発明の第６実施形態に係るインバータ装置の断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るインバータ装置１を搭載した車両を示すブロック図である。第１実施形態では、本発明は、高出力モータを駆動するモータ駆動装置としてのインバータ装置１に適用される。このインバータ装置１は、直流電力と交流電力との間で双方向変換を行う装置、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相の三相電力変換装置である。インバータ装置１は、交流モータ３を使用する車両、例えばハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車に搭載される。インバータ装置１は、車両に搭載された走行用のモータ３に電力を供給できるように接続されている。インバータ装置１は、車両の後方に、バッテリ４と隣接するように搭載されている。インバータ装置１とバッテリ４とは、通風ダクト９ａ内に配置されている。通風ダクト９ａ内には、ファン９によって冷却風が流される。インバータ装置１とバッテリ４とは、通風ダクト９ａ内を流れる空気によって冷却される。通風ダクト９ａは、車外または車室内から空気を取り込み、車外に排出する。

図２は、インバータ装置１の回路図である。インバータ装置１は、大電力スイッチング素子を含むパワーモジュール２を有する。パワーモジュール２には、複数の半導体モジュール２２を備える。この実施形態では、三相電力変換のために、６個の半導体モジュール２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを備える。モータ３とバッテリ４との間の電力を制御する電力回路には、コンデンサ５、６と、抵抗７、８とが含まれている。さらに、インバータ装置１は、複数の半導体モジュール２２を制御する制御回路１ａを備える。

パワーモジュール２は、制御回路１ａによって制御され、バッテリ４の出力する直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。パワーモジュール２は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆと、付加的な保護素子としてのフリーホイーリングダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆとを備える。ひとつのＩＧＢＴと、ひとつのフリーホイーリングダイオードは、バッケージに収容され、ひとつの半導体モジュール２２を構成している。

制御回路１ａは、外部からの指令を入力することができる。制御回路１ａは、抵抗７，８によって検出されるパワーモジュール２からモータ３に供給される電流、及びコンデンサ６によって検出されるバッテリ４からパワーモジュール２に印加される電圧に基づいて、パワーモジュール２を制御する。制御回路１ａは、パワーモジュール２、抵抗７，８、及びコンデンサ６にそれぞれ接続されている。

図３は、インバータ装置１の外観を示す斜視図である。インバータ装置１は、制御回路１ａを収容した制御ユニット１ｂと、パワーモジュール２を収容したパワーユニット１ｃと、コンデンサおよび高電圧配線を収容したコンデンサユニット１ｄとを備える。パワーユニット１ｃは、制御ユニット１ｂと、コンデンサユニット１ｄとの間に配置されている。パワーユニット１ｃは、ケース１０内にパワーモジュール２を収容している。パワーユニット１ｃは、複数の半導体モジュールと、それらを冷却する複数のヒートシンクとをケース内に収容した空冷型の電力変換装置である。ケース１０には、通風ダクト９ａと接続される空気の入り口および出口としての通風口１０ａが、対向する端面に設けられている。インバータ装置１は、図示せぬ複数の外部接続端子、例えば電力端子およびコネクタ、を有する。

図４は、パワーユニット１ｃの斜視図である。ケース１０は、６枚の板を組み合わせた箱である。ケース１０は、２つの側板１０ｂ、１０ｃと、底板１０ｄと、天板１０ｅと、２つのグリッド板１０ｆ、１０ｇを有する。底板１０ｄには、端子を貫通させて配置するための複数の開口部が設けられている。天板１０ｅには、端子を貫通させるための複数の開口部が設けられている。グリッド板１０ｆ、１０ｇには、入り口および出口としての通風口１０ａが設けられている。グリッド板１０ｆと、グリッド板１０ｇとは、対称の形状である。

図５は、パワーモジュール２の組立体２０と弾性部材２６との分解状態を示す斜視図である。組立体２０は、行列状に配列された複数の半導体装置２７を備える。半導体装置２７は、２行×３列の行列状に配列されている。複数の半導体装置２７は、上流側の行と、下流側の行との温度差を抑制するために、２行に構成されることが望ましい。組立体２０とケース１０との間には、組立体２０を、少なくとも一軸方向に関して弾性的に支持する弾性部材２６が設けられている。図示の実施形態では、三軸方向に関して弾性部材２６が設けられている。三軸方向は、パワーユニット１ｃとしての通風方向Ｘ、高さ方向Ｙ、および積層方向Ｚに相当する。組立体２０とケース１０との間には、板状の弾性部材２６が配置されている。弾性部材２６は、電気絶縁材でもある。弾性部材２６は、樹脂製またはゴム製である。組立体２０と側板１０ｂとの間には、弾性部材２６ｂが配置されている。組立体２０と側板１０ｃとの間には、弾性部材２６ｃが配置されている。組立体２０と底板１０ｄとの間には、弾性部材２６ｄが配置されている。弾性部材２６ｄは、すべての半導体装置２７の下面にわたって広がる大きさをもつ。弾性部材２６ｄには、端子を貫通させるための複数の穴が開設されている。組立体２０と天板１０ｅとの間には、弾性部材２６ｅが配置されている。弾性部材２６ｅは、すべての半導体装置２７の上面にわたって広がる大きさをもつ。弾性部材２６ｅには、端子を貫通させるための複数の穴が開設されている。組立体２０とグリッド板１０ｆとの間には、弾性部材２６ｆが配置されている。組立体２０とグリッド板１０ｇとの間には、弾性部材２６ｇが配置されている。弾性部材２６ｆ、２６ｇには、通風口１０ａに対応する開口部が開設されている。この結果、直方体状の組立体２０の６面に弾性部材２６が配置される。

図６は、ひとつの半導体装置２７の分解状態を示す斜視図である。半導体モジュール２２は、パッケージ２２ｈと、コレクタ側電極端子２２ｋ、エミッタ側電極端子２２ｍ、及び複数の制御信号端子２２ｎを備えている。パッケージ２２ｈは、カード形状、または平板状と呼びうる形状である。パッケージ２２ｈは、エポキシ樹脂によって半導体素子をモールドすることによって構成されている。パッケージ２２ｈの両方の主面２２ｒ、２２ｓのほぼ中央には、放熱のための金属伝熱板２２ｔ、２２ｕが露出して配置されている。半導体装置２７は、半導体モジュール２２を両面から冷却することができる空冷型の半導体素子ユニットを提供している。半導体モジュール２２には、ひとつのＩＧＢＴ２０ａ〜２０ｆと、ひとつのフリーホイーリングダイオード２１ａ〜２１ｆとが内蔵されている。コレクタ側電極端子２２ｋとエミッタ側電極端子２２ｍと複数の制御信号端子２２ｎとは、パッケージ２２ｈの側面から主面２２ｒ、２２ｓと平行に延び出している。コレクタ側電極端子２２ｋとエミッタ側電極端子２２ｍとは、パッケージ２２ｈのひとつの側面から突出している。複数の制御信号端子２２ｎは、パッケージ２２ｈの反対側の側面から突出している。制御信号端子２２ｎは、制御ユニット１ｂに向かって延びだしおり、制御回路１ａと接続される。電極端子２２ｋ、２２ｍは、コンデンサユニット１ｄに向かって延び出しており、電力回路部品に接続される。よって、複数の半導体モジュールは、制御ユニット１ｂとコンデンサユニット１ｄとの間を接続するように配列されている。パッケージ２２ｈに収容されたＩＧＢＴとフリーホイーリングダイオードとは、金属伝熱板２２ｔと金属伝熱板２２ｕとの間に配置されている。ＩＧＢＴとフリーホイーリングダイオードとは、金属伝熱板２２ｔと金属伝熱板２２ｕとの両方にはんだ層によって接合されている。パッケージ２２ｈ内において、ＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタに、フリーホイーリングダイオードのアノード及びカソードが、いわゆる逆向き並列に接続されている。金属伝熱板２２ｔ及び金属伝熱板２２ｕは、それぞれコレクタ側電極端子２２ｋ及びエミッタ側電極端子２２ｍに電気的に導通している。また、上記のはんだ層は他の接合機能材料に置換してもよい。

複数のヒートシンク２４は、すべて同じ形状である。ヒートシンク２４はアルミニウム合金製である。ヒートシンク２４は、板状の基板２４ａと、複数のフィン２４ｂとを備える。基板２４ａは、通風方向Ｘと高さ方向Ｙとに沿って広がる平板である。基板２４ａは、半導体モジュール２２と平行に、かつ近接して配置されることによって、半導体モジュール２２の熱が伝熱するように配置される。フィン２４ｂは、基板２４ａから垂直に延び出すように、基板２４ａと一体的に構成されている。フィン２４ｂは、通風方向Ｘと積層方向Ｚとに沿って広がる平板である。隣接するフィン２４ｂの間には、冷却用の空気が流れる隙間が区画されている。言い換えると、ヒートシンク２４は、断面櫛歯状のブロック部材である。

パッケージ２２ｈとヒートシンク２４との間には、セラミックからなる絶縁基板２３が配置されている。絶縁基板２３とヒートシンク２４との間、及び絶縁基板２３とパッケージ２２ｈとの間にはそれぞれ、良熱伝導性を有するシリコン系の放熱グリスが塗布されている。また、絶縁基板２３は、窒化アルミニウムフィルムやシリコンゴムシートで形成してもよい。絶縁基板２３及び放熱グリスは、絶縁性を有する放熱フィルムによって提供されてもよい。

図４、図５、および図７を参照して、通風構造を詳細に説明する。図７は、インバータ装置１のＸ−Ｙ平面における断面図である。制御ユニット１ｂとコンデンサユニット１ｄとは、付属ユニットである。制御ユニット１ｂは、パワーユニット１ｃの一方に配置されている。コンデンサユニット１ｄは、パワーユニット１ｃの他方に配置されている。パワーユニット１ｃは、複数の半導体装置２７の複数のヒートシンク２４を支持している。パワーユニット１ｃにおいては、複数のヒートシンク２４は、冷却用の空気が流れる通風路に露出するように、配置されている。通風路には、パワーユニット１ｃ内に形成される内部通風路と、パワーユニット１ｃより上流側および下流側に形成される外部通風路とが含まれる。パワーユニット１ｃより上流側の外部通風路は、通風ダクト９ａによって区画されており、上流側通風路とも呼ぶことができる。

制御ユニット１ｂは、収容室１ｂ２を区画する部材として、ケース１ｂ１と天板１０ｅとを有している。収容室１ｂ２内には、制御回路１ａが収容されている。制御回路１ａは、回路基板１ａ１と、回路基板１ａ１上に実装された複数の回路部品１ａ２を備えている。回路基板１ａ１の両面に沿って通風可能な隙間が形成されている。収容室１ｂ２は、第１収容室または制御回路収容室とも呼ばれる。制御ユニット１ｂは、収容室１ｂ２の換気のため、および回路部品１ａ２の冷却のための通風構造を備える。

コンデンサユニット１ｄは、収容室１ｄ２を区画する部材として、ケース１ｄ１と底板１０ｄとを有している。収容室１ｄ２内には、複数のコンデンサ６を含む電力系の回路部品が収容されている。収容室１ｄ２は、第２収容室またはコンデンサ収容室とも呼ばれる。コンデンサユニット１ｄは、収容室１ｄ２の換気のため、および電力系の回路部品の冷却のための通風構造を備える。

制御ユニット１ｂの通風構造は、入口通路１ｒと出口通路１ｓとによって提供される。入口通路１ｒと出口通路１ｓとは、収容室１ｂ２を区画する部材１ｂ１、１０ｅ、２６ｅ、２４に形成されている。入口通路１ｒは、通風ダクト９ａによって供給される空気を収容室１ｂ２に導入する。これにより、比較的清浄な空気が収容室１ｂ２に導入される。入口通路１ｒは、第１入口通路１ｒとも呼ばれる。出口通路１ｓは、第１出口通路１ｓとも呼ばれる。

入口通路１ｒの一端は、冷却用空気の通風路に開口している。この実施形態では、入口通路１ｒの一端は、内部通風路に開口している。入口通路１ｒは、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間の通風路から、空気を導入する。入口通路１ｒは、ひとつのヒートシンク２４の最も端のフィン２４ｂを貫通する通路２４ｒと、弾性部材２６ｅを貫通する通路２６ｒと、天板１０ｅを貫通する通路１０ｒとによって提供されている。通路２４ｒ、２６ｒ、１０ｒは、貫通穴である。

入口通路１ｒの他端は、収容室１ｂ２に開口している。入口通路１ｒは、制御ユニット１ｂのＸ−Ｚ平面における中央領域に開口している。入口通路１ｒは、回路基板１ａ１と天板１０ｅとの間の隙間に開口している。入口通路１ｒの近傍には、制御回路１ａの中で比較的発熱量の多い回路部品１ａ２が設けられる。これにより、回路部品１ａ２が比較的高度に冷却される。

出口通路１ｓは、収容室１ｂ２内の空気を収容室１ｂ２の外へ排出する。出口通路１ｓは、ケース１ｂ１に開設されている。出口通路１ｓは、入口通路１ｒから離れた位置に開設されている。出口通路１ｓは、通風路における入口通路１ｒの開口より下流の位置に開口している。

コンデンサユニット１ｄの通風構造は、入口通路１ｔと出口通路１ｕとによって提供される。入口通路１ｔと出口通路１ｕとは、収容室１ｄ２を区画する部材１ｄ１、１０ｄ、２６ｄ、２４に形成されている。入口通路１ｔは、通風ダクト９ａによって供給される空気を収容室１ｄ２に導入する。これにより、比較的清浄な空気が収容室１ｄ２に導入される。入口通路１ｔは、第２入口通路１ｔとも呼ばれる。出口通路１ｕは、第２出口通路１ｕとも呼ばれる。

入口通路１ｔの一端は、冷却用空気の通風路に開口している。この実施形態では、入口通路１ｔの一端は、内部通風路に開口している。入口通路１ｔは、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間の通風路から、空気を導入する。入口通路１ｔは、ひとつのヒートシンク２４の最も端のフィン２４ｂを貫通する通路２４ｔと、弾性部材２６ｄを貫通する通路２６ｔと、底板１０ｄを貫通する通路１０ｔとによって提供されている。通路２４ｔ、２６ｔ、１０ｔは、貫通穴である。入口通路１ｔの他端は、収容室１ｄ２に開口している。入口通路１ｔは、コンデンサユニット１ｄのＸ−Ｚ平面における中央領域に開口している。

出口通路１ｕは、収容室内の空気を収容室の外へ排出する。出口通路１ｕは、ケース１ｄ１に開設されている。出口通路１ｕは、入口通路１ｔから離れた位置に開設されている。出口通路１ｕは、通風路における入口通路１ｔの開口より下流の位置に開口している。

入口通路１ｒおよび出口通路１ｓの通路としての断面積、および入口通路１ｔおよび出口通路１ｕの通路としての断面積は、ヒートシンク２４上を流れる空気流量を大幅に低下させない程度に設定されている。入口通路１ｒおよび出口通路１ｓの通路としての断面積は、わずかな空気を流すように設定されている。入口通路１ｔおよび出口通路１ｕの通路としての断面積は、わずかな空気を流すように設定されている。例えば、入口通路１ｒ、１ｔの断面積は、パワーユニット１ｃ内の通風路断面積の１／１０〜１／１０００程度に設定することができる。また、出口通路１ｓ、１ｕの断面積は、フィン２４ｂに形成された通路２４ｒ、２４ｔの通路断面積の１／１０〜１／１００程度に設定することができる。

インバータ装置１がモータ３に供給する電力を制御すると、半導体モジュール２２に発生した熱がヒートシンク２４に伝導する。一方、ファン９によって通風ダクト９ａ内に冷却空気が送風される。空気は、グリッド板１０ｆの通風口１０ａから、パワーユニット１ｃ内に流入する。パワーユニット１ｃ内では、空気は、すべてのヒートシンク２４の表面上を流れる。このとき、空気がヒートシンク２４を冷却する。空気は、グリッド板１０ｇの通風口１０ａから、パワーユニット１ｃ外に流入する。

さらに、空気は、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間の通風路から、入口通路１ｒを通って収容室１ｂ２に導入される。空気は、入口通路１ｒの延長上に位置する回路部品１ａ２を冷却しながら、回路基板１ａ１に沿って広がる。一部の空気は、回路基板１ａ１と天板１０ｅとの間を出口通路１ｓへ向けて流れる。残部の空気は、回路基板１ａ１と天板１０ｅとの間を流れた後に、回路基板１ａ１とケース１ｂ１との間を出口通路１ｓへ向けて流れる。これにより、収容室１ｂ２内の全体を空気が流れる。この結果、制御ユニット１ｂの通風構造は、制御回路１ａからの放熱を補助する。また、制御ユニット１ｂの通風構造は、収容室内外の圧力差を減少させる。

また、空気は、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間の通風路から、入口通路１ｔを通って収容室１ｄ２に導入される。空気は、回路部品としてのコンデンサ６を冷却しながら、出口通路１ｕへ向けて流れる。これにより、収容室１ｄ２内の全体を空気が流れる。この結果、コンデンサユニット１ｄの通風構造は、コンデンサ６からの放熱を補助する。また、コンデンサユニット１ｄの通風構造は、収容室内外の圧力差を減少させる。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係るインバータ装置１の断面図である。この実施形態では、入口通路１ｒ、１ｔに代えて、入口通路２０１ｒ、２０１ｔを設けている。

入口通路２０１ｒは、ひとつのヒートシンク２４の最も端のフィン２４ｂに開設された通路２２４ｒと、弾性部材２６ｅに開設された通路２２６ｒと、天板１０ｅに開設された通路２１０ｒとによって提供されている。入口通路２０１ｒの一端は、内部通風路のうちの上流領域に開口している。また、入口通路２０１ｒの他端は、収容室１ｂ２の端部に開口している。この端部は、出口通路１ｓに対してほぼ対角上に位置している。この実施形態でも、入口通路２０１ｒの近傍に、比較的発熱量が多い回路部品１ａ２を配置することができる。例えば、負荷駆動用の集積回路、マイクロコンピュータ、電源用の集積回路などの高発熱部品を入口通路２０１ｒの近傍に配置することが望ましい。

入口通路２０１ｔは、ひとつのヒートシンク２４の最も端のフィン２４ｂに開設された通路２２４ｔと、弾性部材２６ｅに開設された通路２２６ｔと、天板１０ｅに開設された通路２１０ｔとによって提供されている。入口通路２０１ｔの一端は、内部通風路のうちの上流領域に開口している。また、入口通路２０１ｔの他端は、収容室１ｄ２の端部に開口している。この端部は、出口通路１ｕに対してほぼ対角上に位置している。

この実施形態によると、空気が収容室の一端から他端へと流れる。このため、収容室内に大きい死流域を生じることなく、空気を流すことができる。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係るインバータ装置１の断面図である。この実施形態では、入口通路１ｒ、１ｔに代えて、入口通路３０１ｒ、３０１ｔを設けている。

入口通路３０１ｒは、ケース１ｂ１とケース１０の一部であるグリッド板１０ｆとの間に区画された通路１ｂｒによって提供されている。通路１ｂｒを区画するために、ケース１ｂ１にはスロット状の凹部が形成されている。入口通路３０１ｒの一端は、外部通風路、すなわち上流側通風路に開口している。

入口通路３０１ｔは、ケース１ｄ１とケース１０の一部であるグリッド板１０ｆとの間に区画された通路１ｄｔによって提供されている。通路１ｄｔを区画するために、ケース１ｄ１にはスロット状の凹部が形成されている。入口通路３０１ｔの一端は、外部通風路、すなわち上流側通風路に開口している。

この実施形態によると、貫通穴の加工を減らしながら、通風構造を提供することができる。

（第４実施形態）
図１０は、パワーユニット１ｃの正面図である。グリッド板１０ｆは、ねじ１０ｈによって、側板１０ｂ、１０ｃに締め付けられて、固定されている。図示されるように、通風口１０ａからは、ケース１０内に収容されたパワーモジュール２の組立体２０が見える。この実施形態では、隣接する２つのヒートシンク２４の間に、弾性部材２６が配置されている。弾性部材２６は、ヒートシンク２４と底板１０ｄとの間、およびヒートシンク２４と天板１０ｅとの間にも配置されている。弾性部材２６は、ヒートシンク２４のフィン２４ｂに噛み合っている。

この実施形態では、入口通路１ｒ、１ｔに代えて、入口通路４０１ｒ、４０１ｔを設けている。グリッド板１０ｆの通風口１０ａには、天板１０ｅの端面と、底板１０ｄの端面とが露出している。通風口１０ａには、入口通路４０１ｒの上流側開口が露出している。入口通路４０１ｒは、収容室１ｂ２に連通する。この上流側開口は、スリット状に開口している。通風口１０ａには、入口通路４０１ｔの上流側開口が露出している。入口通路４０１ｔは、収容室１ｄ２に連通する。この上流側開口は、スリット状に開口している。

この実施形態によると、収容室１ｂ２，１ｄ２のほぼ全幅にわたって延びる広い入口通路４０１ｒ、４０１ｔを提供することができる。

（第５実施形態）
図１１は、本発明の第５実施形態に係るインバータ装置１の断面図である。この実施形態では、入口通路２０１ｒ、２０１ｔに、フィルタ５０１ｒ、５０１ｔを設けている。フィルタ５０１ｒ、５０１ｔは、通過する空気をろ過することによって、水滴、ごみなどの異物の収容室への侵入を防止する。さらに、フィルタ５０１ｒ、５０１ｔは、入口側表面が通風方向と平行に配置されている。このため、異物の付着が低減される。

（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態に係るインバータ装置１の断面図である。この実施形態では、入口通路３０１ｒ、３０１ｔに、フィルタ６０１ｒ、６０１ｔを設けている。フィルタ６０１ｒ、６０１ｔは、通過する空気をろ過することによって、水滴、ごみなどの異物の収容室への侵入を防止する。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上述の実施形態では、入口通路１ｒ、１ｔ、２０１ｒ、２０１ｔを提供する通路２４ｒ、２６ｒ、１０ｒ、２４ｔ、２６ｔ、１０ｔ、２２４ｒ、２２６ｒ、２１０ｒ、２２４ｔ、２２６ｔ、２１０ｔは、貫通穴であるが、これらの通路は、スロットまたは隙間によって提供することができる。例えば、通路２４ｒに代えて、隣接する２つのヒートシンク２４の間の隙間によって入口通路の一部を提供することができる。

上記実施形態では、半導体チップとして大出力用のＩＧＢＴが形成されているが、低出力用のＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴなどが形成された半導体チップを用いてもよい。

上記実施形態のインバータ装置により駆動されるモータの用途は、車両の走行に限らず、発電、エンジン始動、コンプレッサ等の補機の駆動等であり、その用途や必要能力に応じて、複数のモータを駆動したり、複数段に積載したインバータ装置を備えたりしてもよい。

１ インバータ装置
２ パワーモジュール
３ モータ
４ バッテリ
１ａ 制御回路
１ｂ 制御ユニット（付属ユニット）
１ｃ パワーユニット
１ｄ コンデンサユニット（付属ユニット）
１０ ケース
１０ａ 通風口
２０ 組立体
２２ 半導体モジュール
２３ 絶縁基板
２４ ヒートシンク
２６ 弾性部材
２７ 半導体装置
１ｒ、２０１ｒ、３０１ｒ、４０１ｒ 入口通路
１ｓ 出口通路
１ｔ、２０１ｔ、３０１ｔ、４０１ｔ 入口通路
１ｕ 出口通路

Claims (7)

1. 電力をスイッチングする複数のスイッチング素子を冷却するヒートシンクを備え、前記ヒートシンクを冷却用空気の通風路に配置したパワーユニットと、
   回路部品を収容した収容室を有し、前記パワーユニットに隣接して配置された付属ユニットとを備え、
   前記収容室を区画する部材は、
   前記通風路と前記収容室とを連通する通路を形成していることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記収容室を区画する部材は、
   前記通路として、
   前記冷却用空気の一部を前記収容室に導入する入口通路と、
   前記通風路における前記入口通路の開口より下流の位置に開口し、前記収容室から空気を排出する出口通路とを形成していることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記付属ユニットは、
   前記パワーユニットの一方に配置され、複数の前記スイッチング素子の制御回路を収容した第１収容室を有する制御ユニットと、
   前記パワーユニットの他方に配置され、コンデンサを収容した第２収容室を有するコンデンサユニットとを備え、
   前記第１収容室を区画する部材は、
   前記入口通路として、前記冷却用空気の一部を前記第１収容室に導入する第１入口通路を形成するとともに、
   前記出口通路として、前記第１収容室から空気を排出する第１出口通路を形成しており、
   前記第２収容室を区画する部材は、
   前記入口通路として、前記冷却用空気の一部を前記第２収容室に導入する第２入口通路を形成するとともに、
   前記出口通路として、前記第２収容室から空気を排出する第２出口通路を形成していることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記通風路は、前記パワーユニットに流入する前の空気が流れる外部通風路と、前記パワーユニットによって形成された内部通風路とを有し、
   前記入口通路は、前記内部通風路に開口していることを特徴とする請求項２から３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 前記通路は、前記ヒートシンクを貫通する通路を有することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記通風路は、前記パワーユニットに流入する前の空気が流れる外部通風路と、前記パワーユニットによって形成された内部通風路とを有し、
   前記入口通路は、前記外部通風路に開口していることを特徴とする請求項２から３のいずれかに記載の電力変換装置。
7. 前記入口通路に設けられたフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の電力変換装置。

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