JP2017093271A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体モジュールと冷却管との間の圧接力を充分に確保しつつ、半導体モジュールに電気的に接続された電子部品に作用する加圧力を抑制することができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置1は、半導体モジュール2と、電子部品3と、複数の冷却管4と、ケース5と、半導体積層部11を積層方向に加圧する主加圧部材61と、部品積層部12を積層方向に加圧する副加圧部材62とを有する。半導体積層部11と部品積層部12とは一直線状に積層されている。主加圧部材61の加圧力は副加圧部材62の加圧力よりも大きい。主加圧部材61は半導体積層部11における部品積層部12から遠い側の端部に配置されている。ケース5には、主加圧部材61の加圧力が部品積層部12に作用することを防ぐように、半導体積層部11を部品積層部12側から支承する支承部7が設けてある。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体モジュールを両面から挟持して冷却する複数の冷却管を備えた電力変換装置に関する。
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置として、半導体モジュールを両面から挟持して冷却する複数の冷却管を備えたものがある。かかる電力変換装置において、半導体モジュールと冷却管との積層体を、板バネ等の加圧部材によって積層方向から加圧することで、半導体モジュールと冷却管との密着性を確保しているものがある。さらに、特許文献1には、半導体モジュールとリアクトルとを、複数の冷却管と共に積層した構造が開示されている。そして、特許文献1には、半導体モジュールとリアクトルと複数の冷却管との積層体を、加圧部材によって積層方向に加圧した構造の電力変換装置が開示されている。
特許第4867889号公報
しかしながら、上述の構造の電力変換装置においては、以下の課題がある。すなわち、上記の加圧構造によると、リアクトルに作用する加圧力と、半導体モジュールに作用する加圧力とが同等となる。ところが、リアクトルの冷却は、半導体モジュールの冷却ほどは求められない。そのため、半導体モジュールと冷却管との間の圧接力よりも、リアクトルと冷却管との間の圧接力を低くすることが好ましい。なぜならば、リアクトルに作用する加圧力を必要以上に大きくすると、リアクトルに求められる耐荷重が大きくなり、リアクトルの大型化、重量化につながってしまうおそれがある。その結果、電力変換装置の小型化、軽量化を阻害する要因ともなり得る。
また、リアクトルに作用する加圧力が大きすぎると、リアクトルの熱膨張及び熱収縮を、加圧部材によって吸収することが困難となるおそれもある。
その一方で、半導体モジュールの温度上昇抑制の観点から、半導体モジュールに作用する加圧力は、一定水準以上の大きさが求められる。
なお、リアクトルに限らず、例えば、コンデンサやDC−DCコンバータ等、他の電子部品を半導体モジュール及び冷却管と共に積層加圧する構造とした場合にも、上記と同様の課題が生じ得る。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールと冷却管との間の圧接力を充分に確保しつつ、半導体モジュールに電気的に接続された電子部品に作用する加圧力を抑制することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、
該半導体モジュールに電気的に接続された電子部品(3、30)と、
上記半導体モジュール及び上記電子部品を両面から挟持して冷却する複数の冷却管(4)と、
上記半導体モジュール、上記電子部品、及び上記冷却管を収容するケース(5)と、
上記半導体モジュールと上記冷却管とが積層された半導体積層部(11)を積層方向(X)に加圧する主加圧部材(61)と、
上記電子部品と上記冷却管とが積層された部品積層部(12)を積層方向に加圧する副加圧部材(62)と、
を有し、
上記半導体積層部(11)と上記部品積層部(12)とは、一直線状に積層されており、
上記主加圧部材の加圧力は、上記副加圧部材の加圧力よりも大きく、
上記主加圧部材は、上記半導体積層部における上記部品積層部から遠い側の端部に配置されており、
上記ケースには、上記主加圧部材の加圧力が上記部品積層部に作用することを防ぐように、上記半導体積層部を上記部品積層部側から支承する支承部(7)が設けてある、電力変換装置(1)にある。
上記電力変換装置において、ケースには上記支承部が設けてある。支承部は、主加圧部材の加圧力が部品積層部に作用することを防ぐように、半導体積層部を部品積層部側から支承している。それゆえ、半導体積層部を加圧する主加圧部材の加圧力が、部品積層部における電子部品に作用することを防ぐことができる。これにより、電子部品に作用する加圧力を抑制することができる。
一方、半導体積層部には、主加圧部材の加圧力が作用することとなり、半導体モジュールと冷却管との間の圧接力を充分に確保することができる。それゆえ、半導体モジュールの冷却効率を充分に確保することができる。
そして、電力変換装置は上記副加圧部材を有する。これにより、部品積層部には、副加圧部材の加圧力が作用する。それゆえ、部品積層部における電子部品には、適度な大きさの圧接力にて、冷却管を圧接させることができる。その結果、電子部品の大型化を招くことなく、電子部品の冷却を適切に行うことができる。
以上のごとく、上記態様によれば、半導体モジュールと冷却管との間の圧接力を充分に確保しつつ、半導体モジュールに電気的に接続された電子部品に作用する加圧力を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態1における、電力変換装置の平面図。 図1のII−II線矢視断面図。 実施形態1における、電力変換装置の斜視図。 実施形態1における、ケースの斜視図。 実施形態1における、電力変換装置の展開斜視図。 実施形態2における、電力変換装置の平面図。 実施形態2における、電力変換装置の斜視図。 実施形態2における、ケースの斜視図。 実施形態3における、電力変換装置の平面図。 実施形態4における、電力変換装置の平面図。 実施形態4における、電力変換装置の斜視図。 実施形態4における、ケースの斜視図。 実施形態4における、電力変換装置の展開斜視図。 実施形態5における、電力変換装置の平面図。 実施形態5における、電力変換装置の斜視図。 実施形態5における、ケースの斜視図。 実施形態5における、電力変換装置の展開斜視図。 実施形態6における、電力変換装置の平面図。 実施形態7における、電力変換装置の平面図。 実施形態8における、電力変換装置の平面図。 実施形態9における、電力変換装置の平面図。 実施形態9における、他の電力変換装置の平面図。 実施形態10における、電力変換装置の平面図。 実施形態10における、電力変換装置の斜視図。 実施形態10における、電力変換装置の展開斜視図。
(実施形態1)
電力変換装置の実施形態につき、図1〜図5を参照して説明する。
電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、半導体モジュール2と、電子部品としてのリアクトル3と、複数の冷却管4と、ケース5と、主加圧部材61と、副加圧部材62とを有する。
半導体モジュール2は、スイッチング素子を内蔵してなる。リアクトル3は、半導体モジュール2に電気的に接続された電子部品である。複数の冷却管4は、半導体モジュール2及びリアクトル3を両面から挟持して冷却する。ケース5は、半導体モジュール2、リアクトル3、及び冷却管4を収容する。主加圧部材61は、半導体モジュール2と冷却管3とが積層された半導体積層部11を積層方向Xに加圧する。副加圧部材62は、リアクトル3と冷却管4とが積層された部品積層部12を積層方向Xに加圧する。
半導体積層部11と部品積層部12とは、一直線状に積層されている。主加圧部材61の加圧力は、副加圧部材62の加圧力よりも大きい。主加圧部材61は、半導体積層部11における部品積層部12から遠い側の端部に配置されている。
ケース5には、半導体積層部11を部品積層部12側から支承する支承部7が設けてある。これにより、電力変換装置1は、主加圧部材61の加圧力が部品積層部12に作用することを防ぐよう構成されている。
本実施形態の電力変換装置1は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータとすることができる。
図1〜図3、図5に示すごとく、複数の冷却管4は、互いに平行に配置された状態で、積層方向Xに並んでいる。冷却管4は、内部に冷媒が流通するよう構成されている。冷却管4は冷媒の流通方向でもある長手方向を、積層方向Xに直交するように配置されている。この冷却管4の長手方向を横方向Yという。積層方向Xに隣り合う冷却管4同士は、横方向Yの両端部付近において、連結管41によって連結されている。なお、連結管41は、冷却管4と一体的に構成された部位によって構成されていてもよいし、冷却管4とは別部材によって構成されていてもよい。
また、複数の冷却管4のうち、積層方向Xの一端に配された冷却管4には、冷媒導入管421及び冷媒排出管422が、積層方向Xに突出するように設けられている。本実施形態の電力変換装置1において、冷媒導入管421及び冷媒排出管422が配された側を前側とし、その反対側を後側とする。また、積層方向X及び横方向Yに直交する方向を、上下方向Zとする。ただし、前後、上下の表現は、便宜的なものであり、特に電力変換装置1の配置姿勢を限定するものではない。
上記のように配置されると共に組み付けられた複数の冷却管4と複数の連結管41と冷媒導入管421及び冷媒排出管422とによって、冷却器40が構成されている。そして、積層方向Xに隣り合う冷却管4の間に、半導体モジュール2及びリアクトル3が配置されている。リアクトル3は、積層方向Xにおける前端の冷却管4と前端から2番目の冷却管4との間に挟持されている。ただし、本実施形態においては、図1〜図3に示すごとく、前端から2番目の冷却管4とリアクトル3との間に、支承部7が介在している。前端の冷却管4とリアクトル3とによって、部品積層部12が構成されている。また、前端の冷却管4以外の複数の冷却管4と複数の半導体モジュール2とが積層方向Xに交互に積層されている。この部分によって半導体積層部11が構成されている。
半導体積層部11における複数の冷却管4は、積層方向Xに略等間隔となる状態で配置されている。一方、前端の冷却管4と前端から2番目の冷却管4との間の間隔は、半導体積層部11における複数の冷却管4の配置間隔よりも大きい。これに伴い、前端の連結管41は、それよりも後方の他の連結管41よりも積層方向Xに長い。
半導体モジュール2及びリアクトル3は、冷却管4を流れる冷媒によって冷却することができるよう構成されている。すなわち、冷媒導入管421から冷却器40に導入された冷媒は、適宜連結管41を介して複数の冷却管4に分配されて流通する。この間に、冷媒は半導体モジュール2又はリアクトル3と熱交換をする。受熱した冷媒は、連結管41及び冷媒排出管422を介して冷却器40から排出される。このようにして、半導体モジュール2及びリアクトル3は冷却される。
また、冷却器40は、積層方向Xの加圧力によって積層方向Xに隣り合う冷却管4の間隔が小さくなるように変形できるよう構成されている。例えば、連結管41が積層方向Xに圧縮変形したり、冷却管4における連結管41との継ぎ目にダイヤフラム構造を設けたりすることができる。冷却管4は、例えばアルミニウム等、熱伝導性に優れた金属からなる。また、冷却器40を構成する連結管41、冷媒導入管421及び冷媒排出管422も、冷却管4と同種の金属によって構成されている。
また、ケース5は、例えばアルミニウム等の金属からなるものとすることができる。図4に示すごとく、ケース5は、略直方体形状を有すると共に、上下方向Zの一方を開放した形状とすることができる。ケース5の開放した方向を便宜的に上方といい、その反対側を下方という。そして、ケース5は、上下方向Zの法線方向を有する底板部51と、該底板部51の前端から上方へ立設した前方壁部52と、底板部51の後端から上方へ立設した後方壁部53と、底板部51の側端から上方へ立設した一対の側壁部54と、を有する。前方壁部52には、冷媒導入管421及び冷媒排出管422をそれぞれ貫通させる貫通孔521、522が形成されている。また、本実施形態においては、図2、図4に示すごとく、底板部51における所定の位置から、支承部7が上方に突出して形成されている。支承部7は、ケース5と一体に形成されている
図1〜図3に示すごとく、前方壁部52は部品積層部12に対して前方から対向している。後方壁部53は半導体積層部11に対して後方から対向している。冷媒導入管421及び冷媒排出管422は、前方壁部52にそれぞれ形成された貫通孔521、522を貫通して、前方に突出している。
そして、後方壁部53と半導体積層部11との間に、主加圧部材61が介在している。これにより、主加圧部材61と支承部7との間に介在した半導体積層部11を積層方向Xに圧縮加圧している。一方、副加圧部材62は、部品積層部12における半導体積層部11から遠い側の端部に配置されている。具体的には、前方壁部52と部品積層部12との間に、副加圧部材62が介在している。これにより、副加圧部材62と支承部7との間に、リアクトル3とその前側に配された冷却管4とが、挟持された状態となっている。それゆえ、副加圧部材62の加圧力が、前端の冷却管4とリアクトル3とに作用する。そして、支承部7の存在によって、主加圧部材61の加圧力がリアクトル3に作用することを防いでいる。
図示は省略するが、主加圧部材61は、例えば板バネによって構成することができる。板バネは、具体的には、バネ鋼を曲げ加工することにより構成することができる。また、板バネと冷却管4との間に、剛性の高い圧接板を介在させることもできる。これにより、板バネから受ける局部的な加圧力により冷却管4が変形することを防ぐことができる。
また、副加圧部材62は、例えば、ゴムシート等の弾性部材からなるものとすることができる。副加圧部材62は、圧縮弾性変形した状態で、前方壁部52と冷却管4との間に介在している。
半導体モジュール2は、IGBT等からなるスイッチング素子を樹脂によってモールドしてなる。IGBTは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略である。半導体モジュール2は、スイッチング素子を複数個内蔵してなるものであってもよいし、スイッチング素子と共にダイオードを内蔵してなるものであってもよい。また、半導体モジュール2は、図5に示すごとく、積層方向Xの寸法が、横方向Yの寸法及び上下方向Zの寸法よりも小さい略直方体形状を有する。また、半導体モジュール2は、図示しない端子を樹脂部から上下方向Zに突出してなる。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1において、ケース5には支承部7が設けてある。支承部7は、主加圧部材61の加圧力が部品積層部12に作用することを防ぐように、半導体積層部11を前方から支承している。それゆえ、半導体積層部11を加圧する主加圧部材61の加圧力が、部品積層部12におけるリアクトル3に作用することを防ぐことができる。これにより、リアクトル3に作用する加圧力を抑制することができる。
一方、半導体積層部11には、主加圧部材61の加圧力が作用することとなり、半導体モジュール2と冷却管4との間の圧接力を充分に確保することができる。それゆえ、半導体モジュール2の冷却効率を充分に確保することができる。
そして、電力変換装置1は副加圧部材62を有する。これにより、部品積層部12には、副加圧部材62の加圧力が作用する。それゆえ、部品積層部12におけるリアクトル3には、適度な大きさの圧接力にて、冷却管4を圧接させることができる。その結果、リアクトル3の大型化を招くことなく、リアクトル3の冷却を適切に行うことができる。また、リアクトル3の熱膨張及び熱収縮を、副加圧部材62によって充分に吸収することができる。
支承部7は、ケース5と一体に形成されている。そのため、電力変換装置1の部品点数を低減することができる。これに伴い、電力変換装置1の組立工数を低減することができる。
また、副加圧部材62は、冷却管4におけるリアクトル3側と反対側の面に配されている。これにより、冷却管4をリアクトル3に圧接することができる。その結果、リアクトル3の放熱効率を向上させることができる。
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュール2と冷却管4との間の圧接力を充分に確保しつつ、リアクトル3に作用する加圧力を抑制することができる電力変換装置1を提供することができる。
(実施形態2)
本実施形態は、図6〜図8に示すごとく、支承部7の形状を、実施形態1において示したものとは異なる形状としたものである。
すなわち、本実施形態において、支承部7は、前方壁部52及び後方壁部53に平行に形成された主板部71と、主板部71の両端から前方に延びるように側板部54と平行に形成された一対の縦板部72とを有する。主板部71と縦板部72とは、互いに連続して一体的に形成されている。また、主板部71と縦板部72とは互いに直交している。図8に示すごとく、主板部71及び縦板部72は、底板部51から立設され、ケース5と一体的に形成されている。本実施形態における支承部7は、実施形態1における支承部に一対の縦板部72を追加したような形状を有する。
図6、図7に示すごとく、支承部7のうち主板部71に、半導体積層部11の前端の冷却管4が圧接する。また、主板部71に、部品積層部12のリアクトル3が圧接する。リアクトル3は、支承部7を構成する主板部71と一対の縦板部72とによって囲まれる内側の空間に配置されている。すなわち、一対の縦板部72は、リアクトル3の横方向Yの側面に対向するように配置されている。そして、一対の縦板部72は、リアクトル3と冷却器40の連結管41との間に介在している。また、一対の縦板部72の前端とリアクトル3の前側の冷却管4との間には、隙間が設けてある。
その他の構成は、実施形態1と同様である。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においては、支承部7が縦板部72を備えることにより、積層方向Xにおける支承部7の耐荷重を大きくすることができる。すなわち、主加圧部材61による加圧力を、支承部7によって、より確実に支持することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
本実施形態は、図9に示すごとく、支承部7が一対の冷却管4の間に介在している実施形態である。
本実施形態においては、部品積層部12が、リアクトル3と該リアクトル3を積層方向Xの両側から挟持する一対の冷却管4とによって構成されている。そして、部品積層部12の後端の冷却管4と、半導体積層部11の前端の冷却管4との間に、支承部7が挟持されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、リアクトル3を積層方向Xの両面から冷却管4によって挟持する構造とすることができる。それゆえ、リアクトル3の冷却効率を向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態4)
本実施形態は、図10〜図13に示すごとく、支承部7として、ケース5と一体に形成された耐荷重部74と、ケース5とは別体部品である支承プレート73とを有する実施形態である。
支承プレート73は、耐荷重部74と半導体積層部11との間に介設されている。
本実施形態においては、支承部7の支承プレート73及び耐荷重部74が、それぞれ、実施形態2における支承部7の主板部71及び縦板部72の配設位置(図6〜図8参照)に対応する位置に配設されている。実施形態2と本実施形態との構成上の相違点は、図13に示すごとく、支承プレート73がケース5と別体部品である点にある。
図12に示すごとく、耐荷重部74は、ケース5の底板部51から上方へ立設している。すなわち、底板部51から一対の板状の耐荷重部74が互いに平行に立設している。一対の耐荷重部74は、法線方向が横方向Yとなるように配されている。
支承プレート73は、剛性の高い金属板等の板状体からなる。また、支承プレート73は、例えば銅等の熱伝導性の高い金属部材からなる。そして、図10、図11に示すごとく、支承プレート73における横方向Yの両端部が、一対の耐荷重部74の後端に当接している。これにより、支承プレート73は耐荷重部74に前方から支持されることとなる。それゆえ、半導体積層部11に作用する主加圧部材61の加圧力は、支承部7によって支承され、部品積層部12に作用しないよう構成されている。
また、本実施形態においては、副加圧部材62が、前方から部品積層部12に作用するよう構成されている。部品積層部12に作用する副加圧部材62の加圧力は、支承プレート7を介して、半導体積層部11にも作用する。すなわち、半導体積層部11には、主加圧部材61の加圧力に加え、副加圧部材62の加圧力も作用する。この点は、実施形態2とは異なる。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、支承プレート73を、ケース5とは異なる材料によって構成することが容易となる。そのため、例えば、ケース5よりも熱伝導率の高い材料によって、支承プレート73を形成することで、リアクトル3の冷却効率を向上させることができる。具体的には、例えば、ケース5をアルミニウムによって構成し、支承プレート73を銅によって構成する。この場合、ケース5の軽量化及び耐久性を確保しつつ、リアクトル3の放熱性を向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態5)
本実施形態は、実施形態4の変形形態であり、図14〜図17に示すごとく、支承部7を構成する耐荷重部74及び支承プレート73の形状、配置等を変更したものである。
すなわち、本実施形態においては、図14、図15に示すごとく、冷却器40における横方向Yに並んだ一対の連結管41の外側にまで、支承プレート73の横方向Yの長さを長くしている。そして、支承プレート73には、連結管41との干渉を回避するために、図17に示すごとく、一対の切欠部731が形成されている。各切欠部731は、支承プレート73の下方に開放した形状を有する。
図16に示すごとく、耐荷重部74は、ケース5の側板部54に沿って形成されている。すなわち、一対の耐荷重部74は、図14に示すごとく、リアクトル3の横方向Yに隣接配置される連結管41の外側に配設されている。耐荷重部74は、底板部51及び側板部54と一体的に形成されている。
そして、支承プレート73の横方向Yの両端部は、耐荷重部74の後端に当接する状態で、ケース5内に配置される。この状態において、一対の切欠部731のそれぞれに、連結管41が配置される。
その他の構成は、実施形態4と同様である。
本実施形態においては、支承プレート73の横方向Yの長さを長くすることができるため、半導体積層部11の前端の冷却管4を、より広い面積にて支承することができる。また、リアクトル3の横方向Yに配される連結管41とケース5の側板部54との間のスペースに、耐荷重部74を配置することで、省スペース化を図りやすい。
その他、実施形態4と同様の作用効果を有する。
なお、図示は省略するが、上記実施形態5の変形形態として、例えば、耐荷重部74を設ける代わりに、ケース5の内面に、支承プレート73の端縁を嵌入させる溝等の嵌入凹部を設けることもできる。この場合、嵌入凹部に支承プレート73の端縁を嵌入させた状態で、支承プレート73を配置することで、半導体積層部11からの加圧力を受けることができる。嵌入凹部は、ケース5の側壁部54の内側面に設けることが好ましい。さらに、側壁部54の内側面及び底板部51の上面に設けることが好ましい。
また、このような変形形態を、実施形態3に適用することで、ケース5と別体部品の支承プレート73を、一対の冷却管4の間に配置した構成とすることもできる。
(実施形態6)
本実施形態は、図18に示すごとく、副加圧部材62が冷却管4とリアクトル3との間に配された、電力変換装置1の実施形態である。
本実施形態においては、副加圧部材62が熱伝導性を有する。熱伝導性を有する副加圧部材62としては、例えば、熱伝導フィラーを含有するシリコーン樹脂シート等を用いることができる。
本実施形態の電力変換装置1においては、部品積層部12を、互いに積層されたリアクトル3と冷却管4との間から、積層方向Xの外側へ向かって加圧する構成となる。これにより、副加圧部材62の前側に配された冷却管4が、前方壁部52に向かって押し付けられ、副加圧部材62の後側に配されたリアクトル3が、支承部7に向かって押し付けられる。そして、副加圧部材62は、弾性圧縮した状態で、リアクトル3と冷却管4との双方に圧接している。
このように、熱伝導性を有する副加圧部材62がリアクトル3と冷却管4との双方に圧接していることにより、リアクトル3と冷却管4との間の熱抵抗を小さくしている。これにより、リアクトル3を冷却管4によって効率的に冷却できるよう構成されている。
その他の構成および作用効果は、実施形態1と同様である。
(実施形態7)
本実施形態は、図19に示すごとく、副加圧部材62を、リアクトル3における積層方向Xの両側に配置した実施形態である。
すなわち、リアクトル3の前後の面に、熱伝導性を有する副加圧部材62を配置している。リアクトル3の後面に配置された副加圧部材62は、支承部7とリアクトル3との間に介在することとなる。
その他の構成は、実施形態6と同様である。また、本実施形態においても、実施形態6と同様の作用効果を得ることができる。
(実施形態8)
本実施形態は、図20に示すごとく、リアクトル3の前側には副加圧部材62を配設せずに、リアクトル3の後面と支承部7との間に副加圧部材62を配設した実施形態である。
すなわち、本実施形態においては、副加圧部材62が、部品積層部12における半導体積層部11側の端部に配置されている。より具体的には、副加圧部材62を部品積層部12と支承部7との間に介設している。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態の場合には、部品積層部12を前方へ加圧することで、リアクトル3と冷却管4との間の圧接力を確保することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態9)
本実施形態は、図21、図22に示すごとく、支承部7が一対の冷却管4の間に介在している構成において、副加圧部材62が冷却管4とリアクトル3との間に配された、実施形態である。
すなわち、実施形態3(図9参照)と同様に、部品積層部12が、リアクトル3と該リアクトル3を積層方向Xの両側から挟持する一対の冷却管4とによって構成されている。そして、図21に示す電力変換装置1は、前端の冷却管4とリアクトル3の前面との間に、副加圧部材62が介在している。また、図22に示す電力変換装置1は、リアクトル3の後面と冷却管4との間に、副加圧部材62が介在している。なお、図示は省略するが、リアクトル3の前面と後面との双方において、副加圧部材62をリアクトル3と冷却管4との間に挟持させた構成としてもよい。
その他の構成は、実施形態3又は実施形態6と同様である。
本実施形態においては、実施形態3の作用効果と実施形態6の作用効果とを組み合わせた作用効果を得ることができる。
(実施形態10)
本実施形態は、図23〜図25に示すごとく、部品積層部11が、複数種類の電子部品を冷却管4と共に積層してなる、電力変換装置1の実施形態である。
積層方向Xに隣り合う複数種類の電子部品の間には、冷却管4が介在している。
本実施形態において、部品積層部12における複数の電子部品は、リアクトル3及びDC-DCコンバータ30である。すなわち、本実施形態においては、部品積層部12は、リアクトル3に加えて、DC-DCコンバータ30をも、冷却管4と共に積層してなる。
図23、図24に示すごとく、部品積層部12は、前側に配されたDC-DCコンバータ30と、後側に配されたリアクトル3と、両者の間に配された冷却管4とを有する。そして、リアクトル3の後面が、支承部7に当接している。また、DC-DCコンバータ30の前面に副加圧部材62が圧接している。そして、副加圧部材62は、積層方向Xに弾性圧縮した状態で、DC-DCコンバータ30とケース5の前方壁部52との間に介在している。これにより、副加圧部材62は、部品積層部12を支承部7に向かって押圧している。その結果、部品積層部12が積層方向Xに圧縮するように加圧される。そして、DC-DCコンバータ30とリアクトル3とが、両者の間に配された冷却管4の前面と後面とにそれぞれ圧接することとなる。
また、支承部7の後方には、実施形態1と同様に、半導体積層部11及び主加圧部材61が配置されている。これにより、主加圧部材61の加圧力が部品積層部12に作用することを防いでいる。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、リアクトル3とDC-DCコンバータ30との双方を、冷却管4によって効率的に冷却することができる。そして、主加圧部材61の加圧力がリアクトル3及びDC-DCコンバータ30に作用することを防ぐことができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。また、上述した複数の実施形態を適宜組み合わせた実施形態とすることもできる。また、部品積層部における電子部品としては、リアクトル、DC-DCコンバータの他にも、例えばコンデンサ、樹脂封止された回路基板等、他の電子部品とすることもできる。なお、DC-DCコンバータ等、複数の要素部品からなる電子装置も、電力変換装置の一つの構成単位として組み込まれる部品である以上、一つの電子部品として解釈される。
1 電力変換装置
11 半導体積層部
12 部品積層部
2 半導体モジュール
3 リアクトル(電子部品)
30 DC-DCコンバータ(電子部品)
4 冷却管
5 ケース
61 主加圧部材
62 副加圧部材

Claims (10)

  1. スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、
    該半導体モジュールに電気的に接続された電子部品(3、30)と、
    上記半導体モジュール及び上記電子部品を両面から挟持して冷却する複数の冷却管(4)と、
    上記半導体モジュール、上記電子部品、及び上記冷却管を収容するケース(5)と、
    上記半導体モジュールと上記冷却管とが積層された半導体積層部(11)を積層方向(X)に加圧する主加圧部材(61)と、
    上記電子部品と上記冷却管とが積層された部品積層部(12)を積層方向に加圧する副加圧部材(62)と、
    を有し、
    上記半導体積層部(11)と上記部品積層部(12)とは、一直線状に積層されており、
    上記主加圧部材の加圧力は、上記副加圧部材の加圧力よりも大きく、
    上記主加圧部材は、上記半導体積層部における上記部品積層部から遠い側の端部に配置されており、
    上記ケースには、上記主加圧部材の加圧力が上記部品積層部に作用することを防ぐように、上記半導体積層部を上記部品積層部側から支承する支承部(7)が設けてある、電力変換装置(1)。
  2. 上記支承部は、上記ケースと一体に形成されている、請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 上記支承部は、上記ケースと一体に形成された耐荷重部(74)と、上記ケースとは別体部品である支承プレート(73)とを有し、該支承プレートは、上記耐荷重部と上記半導体積層部との間に介設されている、請求項1に記載の電力変換装置。
  4. 上記支承部は、上記電子部品と上記冷却管との間に介在している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  5. 上記支承部は、一対の上記冷却管の間に介在している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  6. 上記副加圧部材は、上記冷却管における上記電子部品側と反対側の面に配されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  7. 上記副加圧部材は、上記冷却管と上記電子部品との間に配されており、熱伝導性を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  8. 上記副加圧部材は、上記部品積層部における上記半導体積層部から遠い側の端部に配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  9. 上記副加圧部材は、上記部品積層部における上記半導体積層部側の端部に配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  10. 上記部品積層部は、複数種類の上記電子部品を上記冷却管と共に積層してなり、積層方向に隣り合う上記複数種類の上記電子部品の間には、上記冷却管が介在している、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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