JP2018057189A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
該積層体の積層方向において上記積層体に隣り合う位置に配され、上記半導体モジュールに電気接続した電子部品(4)と、
上記積層体を上記電子部品に向けて加圧する加圧部材(6)と、
上記積層体と上記電子部品と上記加圧部材とを収容するケース(5)と、
上記冷媒が流れる流路(70)が形成された冷却プレート(7)とを備え、
上記ケースの側壁のうち上記積層方向において上記電子部品に隣り合う位置に設けられた隣接側壁(50)に、上記積層方向へ開口した開口部(51)が形成され、上記冷却プレートによって上記開口部をケース外側から塞いであり、上記冷却プレートは上記ケースに固定され、上記冷却プレートによって上記電子部品を、上記積層体を配した側とは反対側から冷却するよう構成され、
上記電子部品は、上記半導体モジュールに電気接続した部品本体部(40)と、該部品本体部から突出した突出部(41)とを有し、上記電子部品は上記ケースに締結されており、
上記ケースには、上記突出部が上記積層方向から当接する当接部(52)が形成されている、電力変換装置(1)にある。
そのため、内部に冷媒の流路を有する冷却プレートによって、電子部品を効果的に冷却することができる。
そのため、加圧部材から電子部品に加わった力を、当接部によって受け止めることができる。そのため、電子部品をケース内にしっかり固定することができ、電子部品の耐振性を向上することができる。
また、上記構成にすると、突出部が当接部に当接するため、電子部品の上記部品本体部が冷却プレートに押し付けられにくくなる。つまり、加圧部材の力が、部品本体部を介して冷却プレートに加わりにくくなる。そのため、冷却プレートとケースとの固定部に大きな負荷が加わることを抑制できる。例えば、締結部材を用いて冷却プレートをケースに締結する場合、この締結部材に大きな負荷が加わることを抑制できる。
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。
上記電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。図1〜図3に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、積層体10と、電子部品4と、加圧部材6と、ケース5と、冷却プレート7とを備える。積層体10は、複数の半導体モジュール2と、複数の冷却管3とを積層してなる。半導体モジュール2には、半導体素子20(図9参照)が内蔵されている。冷却管3には、半導体モジュール2を冷却する冷媒11が流れている。
加圧部材6は、積層体10を電子部品4に向けて加圧している。
ケース5には、積層体10と電子部品4と加圧部材6とが収容されている。
冷却プレート7の内部には、冷媒11が流れる流路70(図7参照)が形成されている。
そのため、内部に冷媒11の流路70を有する冷却プレート7によって、電子部品4を効果的に冷却することができる。
そのため、加圧部材6から電子部品4に加わった力を、当接部52によって受け止めることができる。したがって、電子部品4をX方向にしっかり固定することができ、電子部品4の耐振性を向上することができる。
また、本形態では、突出部41が当接部52に当接するため、電子部品4の部品本体部40が冷却プレート7に押し付けられにくくなる。つまり、加圧部材6の力が、部品本体部40を介して冷却プレート7に加わりにくくなる。そのため、冷却プレート7とケース5との固定部(すなわち締結部材79)に大きな負荷が加わることを抑制できる。
突出部41を、部品本体部40からX方向に突出させることも可能であるが(図22参照)、この場合、電子部品4のX方向長さが長くなりやすい。そのため、電力変換装置1が大型化しやすい。これに対して、本形態のように、突出部41を部品本体部40から、X方向に直交する方向へ突出させれば、電子部品4のX方向長さを短くすることができ、電力変換装置1を小型化することができる。
このようにすると、電子部品4をより効果的に冷却できる。すなわち、隣接側壁50には冷却プレート7が取り付けられるため、この冷却プレート7によって、隣接側壁50を冷却することができる。そのため、突出部41を隣接側壁50に当接させることにより、突出部41を冷却でき、ひいては、電子部品4の部品本体部40を冷却することができる。
このようにすると、電子部品4に、該電子部品4をケース5に締結するための部位を別途形成しなくてすむ。そのため、電子部品4の構造を簡素にすることができる。
そのため、電子部品4から発生した熱を、放熱弾性部材15を介して、冷却プレート7に伝えることができる。したがって、電子部品4の冷却効率をより高めることができる。また、放熱弾性部材15は、隣接側壁50よりもヤング率が低い弾性材料からなる。そのため、加圧部材6から部品本体部40に加わった力を、放熱弾性部材15によって吸収することができる。そのため、冷却プレート7に大きな力が加わることを効果的に抑制できる。
そのため、冷却プレート7を用いて、電子部品4だけでなく、補助電子部品14をも冷却することが可能になる。
そのため、電子部品4を、加圧部材6によって固定される方向(X方向)とは直交する方向に締結でき、電子部品4の耐振性をより高めることができる。
そのため、電子部品4を冷却プレート7により接近でき、電子部品4の冷却効率を高めることができる。
本形態は、冷却プレート7の構成等を変更した例である。図10〜図12に示すごとく、本形態の冷却プレート7には、実施形態1と同様に、導入パイプ12と導出パイプ13とが接続している。これら導入パイプ12と導出パイプ13とは、互いに隣り合い、パイプ対110を構成している。このパイプ対110は、補助電子部品14に隣り合う位置に形成されている。また、本形態では、導入パイプ12と導出パイプ13とは、Z方向において互いに隣り合っている。
そのため、冷却プレート7のうち、パイプ対110を配した側とは反対側の部位78(図10参照)を、補助電子部品14を冷却する部分として利用することができる。そのため、補助電子部品14を冷却する面積を拡大することができる。
そのため、流路70内に多くの冷媒11を流すことができ、電子部品4及び補助電子部品14の冷却効率をより高くすることができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、電子部品4、冷却プレート7、補助電子部品14の配置位置を変更した例である。図13に示すごとく、本形態では、X方向における、導入パイプ12及び導出パイプ13を取り付けた側とは反対側に、電子部品4と、冷却プレート7と、補助電子部品14とを設けてある。X方向における、積層体10の、電子部品4を設けた側とは反対側に、加圧部材6が配されている。この加圧部材6を用いて、積層体10及び電子部品4を加圧している。電子部品4の突出部41は、隣接側壁50(当接部52)にX方向から当接している。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、導入パイプ12と導出パイプ13との配置位置を変更した例である。図14〜図16に示すごとく、本形態では、実施形態2と同様に、導入パイプ12と導出パイプ13とを隣り合わせてパイプ対110を構成してある。そして、このパイプ対110を補助電子部品14に隣り合う位置に配置してある。導入パイプ12と導出パイプ13とは、Y方向において互いに隣り合っている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、突出部41の締結方向を変更した例である。図17に示すごとく、本形態の突出部41は板状に形成されており、その厚さ方向がX方向と一致している。突出部41は隣接側壁50(当接部52)に、X方向から当接している。また、突出部41は、ボルト49によって隣接側壁50(当接部52)に、X方向に締結されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、ケース5と電子部品4の形状を変更した例である。図18に示すごとく、本形態のケース5は、電子部品4を載置するための中板56を備える。中板56には、Z方向に貫通した貫通穴560を形成してある。図20、図21に示すごとく、この貫通穴560内に、半導体モジュール2の一部が配されている。
このようにすると、加圧部材6の加圧力Fが中板56(すなわち当接部52)に加わるため、隣接側壁50には加圧力Fが加わりにくくなる。そのため、隣接側壁50を薄く形成することが可能となる。したがって、ケース5を軽量化することができる。また、隣接側壁50を薄く形成すると、冷却プレート7と電子部品4とを接近させやすくなる。そのため、電子部品4の冷却効率を高めることができる。
実施形態1(図1参照)のように、突出部41を、部品本体部40の、X方向における積層体10を設けた側とは反対側の端部から突出させることも可能であるが、この場合、部品本体部40の殆どの部位が、X方向において当接部52(隣接側壁50)と積層体10との間に挟まれるため、部品本体部40全体に、加圧部材6の大きな加圧力Fが加わってしまう。そのため、加圧力Fに耐えられるように、部品本体部40の剛性を高くする工夫をする必要がある。これに対して、本形態のように、部品本体部40の、X方向における積層体10側の端部401から、突出部41を突出させれば、部品本体部40の殆どの部分は、X方向において当接部52と積層体10との間に挟まれなくなる。そのため、部品本体部40の殆どの部分には、加圧部材6の強い加圧力Fが加わりにくくなる。したがって、大きな加圧力Fに耐えられるように、部品本体部40の剛性を高くする工夫をする必要が無くなり、電子部品4の製造コストを低減することができる。
そのため、実施形態1のように、突出部41をY方向に突出させた場合と比べて、電子部品4のY方向長さを短くすることができる。そのため、電子部品4を小型化でき、電力変換装置1を小型化することができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、突出部41の突出方向を変更した例である。図22に示すごとく、本形態では、突出部41を、部品本体部40から、X方向に突出させている。この突出部41を、ケース5の隣接側壁50(すなわち当接部52)に当接させている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
10 積層体
2 半導体モジュール
4 電子部品
41 突出部
5 ケース
51 開口部
52 当接部
6 加圧部材
7 冷却プレート
Claims (10)
- 半導体素子(20)を内蔵した複数の半導体モジュール(2)と、該半導体モジュールを冷却する冷媒(11)が流れる複数の冷却管(3)とを積層した積層体(10)と、
該積層体の積層方向において上記積層体に隣り合う位置に配され、上記半導体モジュールに電気接続した電子部品(4)と、
上記積層体を上記電子部品に向けて加圧する加圧部材(6)と、
上記積層体と上記電子部品と上記加圧部材とを収容するケース(5)と、
上記冷媒が流れる流路(70)が形成された冷却プレート(7)とを備え、
上記ケースの側壁のうち上記積層方向において上記電子部品に隣り合う位置に設けられた隣接側壁(50)に、上記積層方向へ開口した開口部(51)が形成され、上記冷却プレートによって上記開口部をケース外側から塞いであり、上記冷却プレートは上記ケースに固定され、上記冷却プレートによって上記電子部品を、上記積層体を配した側とは反対側から冷却するよう構成され、
上記電子部品は、上記半導体モジュールに電気接続した部品本体部(40)と、該部品本体部から突出した突出部(41)とを有し、上記電子部品は上記ケースに締結されており、
上記ケースには、上記突出部が上記積層方向から当接する当接部(52)が形成されている、電力変換装置(1)。 - 上記突出部は、上記部品本体部から上記積層方向に直交する方向に突出している、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記隣接側壁を上記当接部としてある、請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記当接部は、上記隣接側壁とは別に形成されている、請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記突出部は、上記部品本体部の、上記積層方向における上記積層体側の端部(401)から突出している、請求項4に記載の電力変換装置。
- 上記突出部を上記ケースに締結してある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記電子部品と上記冷却プレートとの間に、空気よりも熱伝導率が高く、上記隣接側壁よりもヤング率が低い放熱弾性部材(15)が介在している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記冷却プレートの、上記電子部品を設けた側とは反対側に、上記半導体モジュールに電気接続した補助電子部品(14)が配されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記冷却プレートには、上記冷媒を導入する導入パイプ(12)と、上記冷媒を導出する導出パイプ(13)とが接続しており、上記導入パイプと上記導出パイプとは、互いに隣り合い、パイプ対(110)を構成しており、該パイプ対は上記補助電子部品に隣り合う位置に配されている、請求項8に記載の電力変換装置。
- 上記部品本体部の一部は、上記開口部内に位置している、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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