JP2016034003A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記電力変換装置においては、発熱量の大きい半導体モジュールから冷却モジュールへ熱が良く伝達されるように、半導体モジュールおよび冷却モジュールの積層方向へ圧力を付与して、半導体モジュールと冷却モジュールとを密着させることが行われている。
即ち、請求項1記載の如く、半導体モジュールと前記半導体モジュールを冷却する冷却モジュールとを交互に積層して構成される電力変換装置であって、前記半導体モジュールにおける前記積層方向の一側面に、前記積層方向と直交する方向に対して傾斜する半導体モジュール傾斜面が形成され、前記半導体モジュールは、前記積層方向と直交する方向の一側面における前記積層方向の寸法が、前記積層方向と直交する方向の他側面における前記積層方向の寸法よりも小さな楔形状に形成され、前記冷却モジュールにおける前記半導体モジュール傾斜面と隣接する側面に、前記半導体モジュール傾斜面に対応した傾斜を有する冷却モジュール傾斜面が形成され、前記半導体モジュール傾斜面および前記冷却モジュール傾斜面には、それぞれ、前記半導体モジュールの前記冷却モジュールに対する、前記積層方向と直交する方向における一側への移動を許容するとともに、前記積層方向と直交する方向における他側への移動を規制する返し部が形成されている。
モジュール本体21は、互いに対向する2面を3組備えた6面体に形成されており、半導体モジュール2の積層方向に対向する2面の内の一方の面が、前記積層方向と直交する方向に対して傾斜する傾斜面に形成されている(以降、この傾斜面を「半導体モジュール傾斜面23」と記載する)。また、半導体モジュール2の積層方向に対向する2面の内の他方の面は、前記積層方向と直交する方向に沿った垂直面(以降、この垂直面を「半導体モジュール垂直面25」と記載する)に形成されている。
図4に示すように、モジュール本体21は、側面視において、上側(接続端子22・22が延出する側)から下側へ向かうにつれて前後幅寸法が小さくなり、下辺が上辺よりも小さい台形形状(楔形状)に形成されている。つまり、モジュール本体21は、半導体モジュール2の積層方向と直交する方向の一側面(下面)における前記積層方向の寸法が、前記積層方向と直交する方向の他側面(上面)における前記積層方向の寸法よりも小さな楔形状に形成されている。
接続端子22・22は、モジュール本体21の上面から上方へ向かって延出している。
電力変換装置1においては、連結パイプ5・5を通じて冷却モジュール4・4・・・の冷却水流路40・40・・・に冷却水を流通させることで、冷却モジュール4・4・・・の間に配置した半導体モジュール2・2・・・を冷却するように構成している。
また、冷却モジュール4の積層方向に対向する2面の内の他方の面における、冷却モジュール傾斜面41の形成箇所に対応する箇所は、前記積層方向と直交する方向に沿った垂直面(以降、この垂直面を「冷却モジュール垂直面43」と記載する)に形成されている。
冷却モジュール傾斜面41には、冷却モジュール傾斜面41の傾斜方向(図3における上下方向)に沿って返し部42・42が形成されている。返し部42・42は、冷却モジュール傾斜面41における前記傾斜方向と直交する方向(図3における左右方向)の両端部に形成されている。
冷却モジュール4・4・・・の積層方向における空間31の一側には冷却モジュール傾斜面41が面するとともに、他側には冷却モジュール垂直面43が面しており、空間31は側面視において、上側から下側へ向かうにつれて幅寸法が小さくなり、下辺が上辺よりも小さい台形形状(楔形状)に形成されている。
つまり、空間31の側面視形状は、半導体モジュール2のモジュール本体21の側面視形状と同様に形成されており、空間31内に半導体モジュール2を収容可能となっている。
また、半導体モジュール傾斜面23と冷却モジュール傾斜面41とは、略同じ形状に形成されており、冷却ユニット3の空間31・31・・・内に半導体モジュール2・2・・・を収容した状態では、半導体モジュール2の返し部24・24と冷却モジュール4の返し部42・42とが互いに対向することとなる。
これにより、冷却ユニット3の空間31・31・・・内に収容した半導体モジュール2・2・・・が、空間31・31・・・から抜け出ることが防止される。
係合面24bは、例えば半導体モジュール2・2・・・および冷却モジュール4・4・・・の積層方向に沿った面である。摺動面24cは、半導体モジュール傾斜面23に対して傾斜した面であり、下方から上方へいくにつれて半導体モジュール傾斜面23から突出する方向へ傾斜している。
返し刃24aにおける係合面24bと摺動面24cとの境界部(つまり、返し刃24aの頂部)は、半導体モジュール傾斜面23から突出している。
係合面42bは、例えば半導体モジュール2・2・・・および冷却モジュール4・4・・・の積層方向に沿った面である。摺動面42cは、冷却モジュール傾斜面41に対して傾斜した面であり、上方から下方へいくにつれて冷却モジュール傾斜面41から突出する方向へ傾斜している。
返し刃42aにおける係合面42bと摺動面42cとの境界部(つまり、返し刃42aの頂部)は、半導体モジュール傾斜面41から突出している。
例えば、図6に示すように、冷却ユニット3における、各冷却モジュール4・4・・・間の間隙である、第一の間隙S1と、第二の間隙S2と、第三の間隙S3とが互いに異なる場合がある。なお、第二の間隙S2は第一の間隙S1よりも大きく、第三の間隙S3は第二の間隙S2よりも大きい(S1<S2<S3)。
具体的には、半導体モジュール2・2・・・の空間31・31・・・に対する挿入深さを、各間隙S1・S2・S3の大きさに応じて変えることで、半導体モジュール2・2・・・と冷却モジュール4との密着状態を維持することができる。つまり、半導体モジュール2・2・・・を、半導体モジュール2・2・・・と冷却モジュール4とが密着する状態となるまで空間31・31・・・内へ挿入することが可能となっている。
この場合、最も小さな第一の間隙S1を有する空間31については、半導体モジュール2の挿入深さが最も浅いD1となり、第一の間隙S1よりも大きな第二の間隙S2を有する空間31については、半導体モジュール2の挿入深さがD1よりも深いD2となり、第二の間隙S2よりも大きな第三の間隙S3を有する空間31については、半導体モジュール2の挿入深さがD2よりも深いD3となっている。
例えば、第二の間隙S2を有する空間31に半導体モジュール2を挿入する場合は、第一の間隙S1を有する空間31に半導体モジュール2を挿入する場合に比べて、係合面24bの係合面42bに対する係合位置を一段下方にずらすことで、第二の間隙S2を有する空間31に対する半導体モジュール2の挿入深さD2を、第一の間隙S1を有する空間31に対する半導体モジュール2の挿入深さD1よりも深くすることができる。
しかし、冷却ユニット3を以下のように構成することで、冷却モジュール4・4の間に一旦挿入した半導体モジュール2を、冷却ユニット3から取り外すことが可能となる。
この場合、幅寸法Wcを有する冷却モジュール傾斜面41は、半導体モジュール2の返し部24・24と対向する返し部42・42のうちのいずれか一方の返し部42よりも左右幅方向の外側に形成される、冷却モジュール傾斜面41aを有している。冷却モジュール傾斜面41aの左右幅寸法は、返し部42の左右幅寸法と同じか、返し部42の左右幅寸法よりも大きく形成されている。
具体的には、返し部24・24と返し部42・42とが対向する位置にあり、返し部24の係合面24bと返し部42の係合面42bとが係合した状態にある半導体モジュール2を(図10(a)参照)、返し部24・24と返し部42・42とが対向しない位置となるまで冷却モジュール傾斜面41a側へ摺動させて、返し部24の係合面24bと返し部42の係合面42bとの係合状態を解除する(図10(b)参照)。
さらに、係合面24bと係合面42bとの係合状態が解除された半導体モジュール2を上方へ摺動させることで、冷却ユニット3から抜き出すことができる(図10(c)参照)。
これにより、半導体モジュール2の交換が容易に可能な電力変換装置1を構成することができる。
2 半導体モジュール
3 冷却ユニット
4 冷却モジュール
21 モジュール本体
23 半導体モジュール傾斜面
24 (半導体モジュール傾斜面の)返し部
24a 返し刃
24b 係合面
24c 摺動面
31 (冷却モジュール間の)空間
41 冷却モジュール傾斜面
42 (冷却モジュール傾斜面の)返し部
42a 返し刃
42b 係合面
42c 摺動面
Claims (1)
- 半導体モジュールと前記半導体モジュールを冷却する冷却モジュールとを交互に積層して構成される電力変換装置であって、
前記半導体モジュールにおける前記積層方向の一側面に、前記積層方向と直交する方向に対して傾斜する半導体モジュール傾斜面が形成され、
前記半導体モジュールは、前記積層方向と直交する方向の一側面における前記積層方向の寸法が、前記積層方向と直交する方向の他側面における前記積層方向の寸法よりも小さな楔形状に形成され、
前記冷却モジュールにおける前記半導体モジュール傾斜面と隣接する側面に、前記半導体モジュール傾斜面に対応した傾斜を有する冷却モジュール傾斜面が形成され、
前記半導体モジュール傾斜面および前記冷却モジュール傾斜面には、それぞれ、前記半導体モジュールの前記冷却モジュールに対する、前記積層方向と直交する方向における一側への移動を許容するとともに、前記積層方向と直交する方向における他側への移動を規制する返し部が形成されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
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JP2014157109A JP6233232B2 (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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