JP2022137411A

JP2022137411A - 電力変換装置

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Publication number: JP2022137411A
Application number: JP2021036910A
Authority: JP
Inventors: 翔太山邊; Shota Yamabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN115051531A; US20220295672A1; JP7366077B2

Abstract

【課題】パワーモジュールと冷却器の配置及び冷却器の流路の配置の自由度が高く、小型で低コストの電力変換装置を得ること。【解決手段】直方体状のパワーモジュール、冷却板、及び冷却器を備え、冷却器は冷却板の他方の面に沿って冷媒が流れる冷却流路と、冷却流路の第１の側面の側の部分よりもパワーモジュール側とは反対側に冷却流路とは離間し、第３の側面の側から第４の側面の側に延出した第一の流路穴と、冷却流路の第２の側面の側の部分よりもパワーモジュール側とは反対側に冷却流路とは離間し、第３の側面の側から第４の側面の側に延出した第二の流路穴と、冷却流路と第一の流路穴を連結する第一の連結部と、冷却流路と第二の流路穴を連結する第二の連結部とを有し、冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、パワーモジュールと、第一の流路穴の少なくとも一部及び第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されている。【選択図】図２

Description

本願は、電力変換装置及びその製造方法に関するものである。

電動化車両、具体的には、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ，ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）及び燃料電池自動車（ＦＣＶ）には、駆動用モータが用いられている。電動化車両には、駆動用モータを駆動するインバータ及びバッテリの電圧を昇圧するコンバータなどの電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、パワー半導体が実装されたパワーモジュール、パワーモジュールを冷却する冷却器、及びコンデンサなどを備える。冷却器には、冷媒が流れる流路が設けられる。

近年、電力変換装置の小型高出力化、低コスト化が求められる傾向があるため、パワー半導体のチップに流れる電流、電圧が年々大きくなっている。また、電力変換装置のコストの内、半導体チップの占める割合が高いため、半導体チップのコスト低減が求められている。

半導体チップのコストを低減するために、半導体チップの冷却能力を向上することが検討されている。例えば、半導体チップを実装したパワーモジュールの両面を冷却する複数の部品により構成された冷却器とパワーモジュールが開示されている（例えば特許文献１参照）。開示された構造では、パワーモジュールと一体物の冷却器が用いられ、中空の筐体内にコンデンサと共に配置されている。

特開２０１５－１０９３２２号公報

上記特許文献１においては、半導体チップを実装したパワーモジュールの両面を冷却することができる。しかしながら、複数の部品を用いてパワーモジュールと冷却器とを一体的に構成しているため、パワーモジュールと冷却器の位置関係及び大きさが部品配置において制約となるので、小型化が困難であるという課題があった。

また、冷却器の流路の配置の自由度が低く、パワーモジュール以外の部品（例えばコンデンサ）の冷却及び冷媒の流入出部の変更が容易ではないため、流路の配置の変更には複雑な配管経路が必要になり設計工数及び設計検討修正時間がかかるので、低コスト化が困難であるという課題があった。

そこで、本願は、パワーモジュールと冷却器の配置及び冷却器の流路の配置の自由度が高く、小型で低コストの電力変換装置を得ることを目的としている。

本願に開示される電力変換装置は、パワー半導体を有した、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状のパワーモジュールと、一方の面がパワーモジュールの底面と熱的に接続された平板状の冷却板と、冷却板を冷却する冷却器とを備え、冷却器は、冷却板の他方の面に沿って、パワーモジュールの第１の側面の側から第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる冷却流路と、冷却流路における第１の側面の側の部分よりも、パワーモジュールの側とは反対側に、冷却流路とは離間して配置され、パワーモジュールにおける第１の側面に隣り合う第３の側面の側から、第３の側面とは反対側の第４の側面の側に延出した第一の流路穴と、冷却流路における第２の側面の側の部分よりも、パワーモジュールの側とは反対側に、冷却流路とは離間して配置され、第３の側面の側から第４の側面の側に延出した第二の流路穴と、冷却流路における第１の側面の側の部分と第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、冷却流路における第２の側面の側の部分と第二の流路穴とを連結する第二の連結部とを有し、冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、パワーモジュールと第一の流路穴の少なくとも一部及び第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されているものである。

本願に開示される電力変換装置によれば、パワーモジュールと、一方の面がパワーモジュールの底面と熱的に接続された平板状の冷却板と、冷却板を冷却する冷却器とを備え、冷却器は、冷却板の他方の面に沿って冷媒が流れる冷却流路と、冷却流路とは離間して配置された第一の流路穴及び第二の流路穴と、冷却流路と第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、冷却流路と第二の流路穴とを連結する第二の連結部とを有し、冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、パワーモジュールと第一の流路穴の少なくとも一部及び第二の流路穴の少なくとも一部とが重なり合って配置されているため、冷却器の投影面積を削減することができるので、電力変換装置を小型化することができる。また、パワーモジュールを冷却板に配置するのでパワーモジュールと冷却器の配置の自由度が高く、他の部品の配置の自由度に影響を与えることがないため、電力変換装置を容易に小型化することができる。また、冷却器の流路の構成が簡素なため、冷却器の流路の配置の自由度を高めることができ、かつ電力変換装置を低コスト化することができる。

実施の形態１に係る電力変換装置の平面図である。図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態１に係る電力変換装置の別の平面図である。図３のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図３のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図３のＣ－Ｃ断面位置で切断した別の電力変換装置の断面図である。実施の形態１に係る電力変換装置の製造工程を示す図である。図１のＡ－Ａ断面位置で切断した別の電力変換装置の断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置の平面図である。図９のＤ－Ｄ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態３に係る電力変換装置の平面図である。図１１のＥ－Ｅ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態４に係る電力変換装置の平面図である。図１３のＦ－Ｆ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態５に係る電力変換装置の断面図である。実施の形態６に係る電力変換装置の側面図である。図１６のＧ－Ｇ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態７に係る電力変換装置の平面図である。図１８のＨ－Ｈ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図１８のＪ－Ｊ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図１８のＫ－Ｋ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図１８のＨ－Ｈ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図１８のＪ－Ｊ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態８に係る電力変換装置の平面図である。図２４のＬ－Ｌ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図２４のＭ－Ｍ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図２４のＮ－Ｎ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図２４のＭ－Ｍ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図２４のＬ－Ｌ断面位置で切断した別の電力変換装置の断面図である。

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１の平面図で、蓋６と制御基板８を取り除いて示した図、図２は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図で、蓋６と制御基板８を含めて示した図、図３は電力変換装置１の別の平面図で、図１から内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図４は図３のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図５は図３のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図６は図３のＣ－Ｃ断面位置で切断した別の電力変換装置１の断面図、図７は実施の形態１に係る電力変換装置１の製造工程を示す図、図８は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した別の電力変換装置１の断面図である。図３から図６に示した矢印は、冷媒の流れる方向を示す矢印（流れ方向１０）である。電力変換装置１は電力を制御するための回路を有する装置で、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する。

＜電力変換装置１の部品構成＞
電力変換装置１は、図２に示すように、パワーモジュール２、コンデンサ３、冷却器４、冷却板５、制御基板８、及び蓋６を備える。冷却器４の流路を形成する部材は、コンデンサ３などの部品を取り囲む外壁部材２０と一体的に形成されている。なお、実施の形態に示した図には、電力変換装置１の電気的な入出力に関する開口部は図示していない。冷却器４と蓋６によって密閉された空間に、パワーモジュール２、コンデンサ３、制御基板８、及びその他低発熱部品（図示せず）が収容され、これらは電気的に接続されている。

パワーモジュール２は、底面２ａ、天面２ｂ、及び４つの側面（第１の側面２ｃ、第２の側面２ｄ、第３の側面２ｅ、第４の側面２ｆ）を有した直方体状で、内部にパワー半導体（図示せず）を有する。パワーモジュール２は、本実施の形態では、図１に示すように、３つのパワーモジュール２が第１の側面２ｃと平行な方向に同じ向きで並べて配置される。３つのパワーモジュール２の第１の側面２ｃの長手方向の長さを足し合わせた第１の側面２ｃの側の長さは第１の側面２ｃに隣り合う第３の側面２ｅの側の長さよりも長い。第１の側面２ｃの側とは側面の法線方向に平行な方向の側で図１の矢印Ｘ１の側、第３の側面２ｅの側とは矢印Ｙ１の側である。同様に、第２の側面２ｄの側とは図１の矢印Ｘ２の側、第４の側面２ｆの側とは矢印Ｙ２の側、底面２ａの側とは図２の矢印Ｚ１の側、天面２ｂの側とは矢印Ｚ２の側である。全てのパワーモジュール２の底面２ａは、冷却板５の一方の面５ｂと熱的に接続される。パワーモジュール２の個数はこれに限るものではなく、１つであってもよく、３つより多くても構わない。パワーモジュール２は、外部に露出したパワー端子２ｇ及び制御端子２ｈを備える。パワー端子２ｇはコンデンサ３と接続され、制御端子２ｈは制御基板８と接続される。またパワーモジュール２は、例えば、内部に設けられた基板に一つまたは複数のパワー半導体が実装して設けられる。基板の枚数は一つに限るものではなく、複数の基板のそれぞれに一つまたは複数のパワー半導体を実装した構成であっても構わない。

コンデンサ３は、パワーモジュール２と電気的に接続され、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側、または第１の側面２ｃとは反対側の第２の側面２ｄの側、または天面２ｂの側に配置される。本実施の形態では、コンデンサ３は底面３ａ、天面３ｂ、及び４つの側面（第１の側面３ｃ、第２の側面３ｄ、第３の側面３ｅ、第４の側面３ｆ）を有する直方体状に形成される。コンデンサ３はパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側に配置され、コンデンサ３の長手方向の一つの面がパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側と対向する。コンデンサ３の形状は直方体状に限るものではなく、円筒状であっても構わない。コンデンサ３は、コンデンサケースに複数のエレメント素子を収容し、エレメント素子とコンデンサケースとの空隙に放熱性樹脂が注入された部品である。コンデンサ３は天面３ｂから外部に露出したパワー端子３ｇを備え、パワー端子３ｇはパワーモジュール２のパワー端子２ｇと接続される。

本実施の形態では、コンデンサ３の第２の側面３ｄは冷却器４に対向して配置され、外壁部材２０はコンデンサ３の第１の側面３ｃ、第３の側面３ｅ、第４の側面３ｆ、及び底面３ａを取り囲む。外壁部材２０と、コンデンサ３の４つの側面との間には隙間が設けられ、当該隙間に放熱樹脂７（例えば、ポッティング材）が充填される。当該隙間に放熱樹脂７を充填することでコンデンサ３を効率よく冷却することができるため、熱的に弱いコンデンサ３を効率よく保護することができる。外壁部材２０とコンデンサ３の底面３ａとは当接し、例えばコンデンサ３は底面３ａにねじ締めにより取り付けられる。コンデンサ３をパワーモジュール２の第２の側面２ｄの側に配置して、コンデンサ３の長手方向の面をパワーモジュール２の第２の側面２ｄの側と対向させても構わない。また、図８に示すように、外壁部材２０とコンデンサ３の４つの側面との間の隙間ではなく、外壁部材２０とコンデンサ３の底面３ａとの間に放熱樹脂７が充填される構成でも構わない。放熱樹脂７の使用量を減らすことができるため、放熱樹脂７のコストを低減することができる。なお、底面３ａの部分の放熱樹脂７だけでコンデンサ３の冷却が不十分である場合、外壁部材２０とコンデンサ３の４つの側面との間の隙間に放熱樹脂７を設けてコンデンサ３を冷却すればよい。

制御基板８は、パワーモジュール２の動作を制御する信号を出力して、パワーモジュール２の動作の制御を行う。制御基板８には複数の制御部品８ａが実装され、制御端子２ｈは制御基板８と電気的に接続される。制御基板８は、パワーモジュール２及びコンデンサ３に対向して配置されている。このように配置することで、電力変換装置１を小型化することができ、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。パワーモジュール２のパワー端子２ｇとコンデンサ３のパワー端子３ｇとは、パワーモジュール２及びコンデンサ３と制御基板８との間で電気的に接続されている。この位置で接続することで、パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線を最短にすることができ、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。パワー端子２ｇとパワー端子３ｇとの接続は、例えば溶接、ねじ締結、レーザ溶接である。パワー端子２ｇとパワー端子３ｇとを他の部材を用いずに溶接、ねじ締結、レーザ溶接等で直接電気的に接続することで電気配線が短縮されるため、低インダクタンスで双方を接続することができる。低インダクタンスで双方を接続できるため、パワー半導体のチップサイズを縮小して、パワー半導体の低コスト化を図ることができる。

冷却板５は平板状で、一方の面５ｂがパワーモジュール２の底面２ａと熱的に接続される。冷却板５の他方の面５ｃは、後述する冷却流路４ａの外周部分４ａ１と金属接合（例えば摩擦攪拌接合）により接合される。冷却フィン５ａは、冷却板５の他方の面５ｃに設けられる。複数の冷却フィン５ａが、冷却板５の他方の面５ｃから離れる方向に突出して設けられる。冷却フィン５ａを設けることで、パワーモジュール２を効率よく冷却することができる。冷却板５及び冷却フィン５ａは、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成される。冷却フィン５ａの相互の間隔を狭めることで、冷媒と冷却フィン５ａとが接触する面積が増えるため、パワーモジュール２の放熱性を向上させることができる。相互の間隔を狭めた冷却フィン５ａは、例えば、鍛造により形成することができる。一方、冷却フィン５ａの相互の間隔を狭めて充填度を高めると冷媒が流れる流路の断面積が縮小される。流路の断面積が縮小されると冷媒の流体抵抗が高まるため、冷媒を流す動力であるウォータポンプの性能を上げる必要があり、コストアップにつながる。本実施の形態では、後述するように、第１の側面２ｃに垂直な方向である、３つのパワーモジュール２の全体の短手方向に冷媒を流すため、流体抵抗の高まりを抑制することができる。

＜冷却器４＞
本願の要部である冷却器４について説明する。冷却器４は、冷却板５、パワーモジュール２、及びコンデンサ３を冷却する。冷媒には、例えば水またはエチレングリコール液が使用される。冷却器４は冷媒が流れる流路を備える。流路は、冷却流路４ａ、第一の流路穴４ｂ、第二の流路穴４ｃ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅから形成される。冷却器４は、例えばアルミダイカスト成形により形成される。

冷却流路４ａは、冷却板５の他方の面５ｃに沿って、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側から第２の側面２ｄの側に冷媒が流れる流路である。冷却流路４ａは、冷却板５の他方の面５ｃと冷却器４の流路面４ａ２との間の部分である。第一の流路穴４ｂは、冷却流路４ａにおける第１の側面２ｃの側の部分よりも、パワーモジュール２の側とは反対側に、冷却流路４ａとは離間して配置され、パワーモジュール２における第１の側面２ｃに隣り合う第３の側面２ｅの側から、第３の側面２ｅとは反対側の第４の側面２ｆの側に延出する流路である。第二の流路穴４ｃは、冷却流路４ａにおける第２の側面２ｄの側の部分よりも、パワーモジュール２の側とは反対側に、冷却流路４ａとは離間して配置され、第３の側面２ｅの側から第４の側面２ｆの側に延出する流路である。第一の連結部４ｄは、冷却流路４ａにおける第１の側面２ｃの側の部分と第一の流路穴４ｂとを連結する流路である。第二の連結部４ｅは、冷却流路４ａにおける第２の側面２ｄの側の部分と第二の流路穴４ｃとを連結する流路である。

第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられ、第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている。図５に示すように、冷媒流出入口にはパイプ９が、例えば圧入により取り付けられている。パイプ９が取り付けられていない、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側の開口又は第４の側面２ｆの側の開口は、シールボルト１１により塞がれている。本実施の形態では、図３に示すように、第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側に冷媒の流入口であるパイプ９が設けられ、第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側に冷媒の流出口であるパイプ９が設けられる。また、第一の流路穴４ｂの第４の側面２ｆの側及び第二の流路穴４ｃの第４の側面２ｆの側の開口は、シールボルト１１により塞がれている。冷媒流出入口の位置は、第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に自由に選択して設けることができるので、電力変換装置１を設置する位置に応じた流路の選択が可能であり、流路の配置の自由度を高めることができる。パイプ９を設けることで、容易に冷媒を冷却器４に流入させると共に、容易に冷却器４から冷媒を流出させることができる。シールボルト１１を設けることで、容易に流路を塞ぐことができる。

第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃは冷媒を整流する。第一の流路穴４ｂが冷媒を整流することで、冷却フィン５ａに並列かつ均一に冷媒を流すことができるため、複数のパワーモジュール２を備えた場合、それぞれのパワーモジュール２の冷却能力を統一してパワーモジュール２の互いの温度を均一にすることができる。そのため、温度特性を有するパワーモジュール２の電気特性がパワーモジュール２同士で均一となり、パワーモジュール２のスイッチング制御性が良好になる。

本実施の形態では、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃを貫通孔で設けて一方の開口をシールボルト１１により塞いでいるが、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃを貫通させずに設けても構わない。流路穴を貫通させずに設けた場合、シールボルト１１が不要なため、低コストで電力変換装置１を製造することができる。本実施の形態では、パイプ９は冷却器４とは別体で構成されているが、パイプ９を冷却器４と一体のダイカストで形成しても構わない。パイプ９を冷却器４と一体で設けた場合、パイプ９が不要なため、低コストで電力変換装置１を製造することができる。

第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状は円形である。本実施の形態では、図４に示すように、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの双方の断面の形状は円形である。第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方または双方の断面の形状が円形である場合、流路穴の製造時において流路穴の形成が容易であり、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。冷却器４をダイカストで製造する場合、特に電力変換装置１の生産性を向上させることができる。なお、流路穴の断面の形状は円形に限るものではなく、四角形など他の形状であっても構わない。

第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状の大きさが、第３の側面の側と第４の側面の側の間の部分で異なっていても構わない。例えば、図６に示すように、第一の流路穴４ｂの中間部分（段付き部４ｂ１）の断面形状を小さくした段付きで構成してもよい。このように段付きで流路穴を構成した場合、冷却流路４ａの位置を下げることができるため、電力変換装置１を小型化することができる。また、少なくとも一部の流路穴の形状を四角形など他の形状に変えることで、流路穴による部品配置の制約及び流路の配置の制約を緩和できるため、部品配置の自由度を向上させることができる。なお、流路穴にテーパーをつけて構成するなど、他の構成でも構わない。

冷媒は、図４に示すように、第一の流路穴４ｂ、第一の連結部４ｄ、冷却流路４ａ、第二の連結部４ｅ、第二の流路穴４ｃの順に流れ方向１０で流れる。流れ方向１０は逆であっても構わない。本実施の形態では、図３に示すように、第一の流路穴４ｂに取り付けられたパイプ９を冷媒の流入口とし、第二の流路穴４ｃに取り付けられたパイプ９を冷媒の流出口としているがこれに限るものではない。流入口と流出口が逆であってもよく、第４の側面２ｆの側に冷媒流出入口を設けても構わない。図２に示すように、コンデンサ３がパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側に配置され、第一の流路穴４ｂに冷媒が流入する場合、低温で流入した冷媒でコンデンサ３の冷却が可能なため、熱的に弱いコンデンサ３を効率よく保護することができる。

冷却板５の一方の面５ｂに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されている。このように構成することで、パワーモジュール２と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なり合って配置されているため、整流部である流路穴と冷却流路４ａとが同一平面にある場合と比較して、パワーモジュール２を冷却する面積を削減することなく、冷却器４の投影面積を削減することができる。冷却器４の投影面積を削減できるので、電力変換装置１を小型化することができる。また、パワーモジュール２と冷却器４とコンデンサ３とは別体であり、パワーモジュール２を冷却板５に配置するのでパワーモジュール２と冷却器４とコンデンサ３の配置の自由度は高く、他の部品の配置自由度に影響を与えることがないため、電力変換装置１の小型化の検討の幅が広がり、電力変換装置１を容易に小型化することができる。また、冷却器４の流路の構成及び形状が簡素なため、冷却器４の流路の配置の自由度が高く、かつ冷媒流出入口の位置を容易に変更することができる。冷却器４の流路の構成及び形状が簡素なため、電力変換装置１を低コスト化することができる。

３つのパワーモジュール２の第１の側面２ｃの長手方向の長さを足し合わせた第１の側面２ｃの側の長さは第３の側面２ｅの側の長さよりも長く、第１の側面２ｃの側から第２の側面２ｄの側に冷媒は冷却流路４ａを流れる。そのため、パワーモジュール２の全体の短手方向に冷媒は冷却流路４ａを流れる。冷媒をパワーモジュール２の短手方向に流すことで、流路が短くなり、流体抵抗の増加を抑制することができる。流体抵抗の増加が抑制されるので、冷却フィン５ａのピッチ間隔を狭くして、冷却フィン５ａの充填率を上げることができる。冷却フィン５ａの充填率が上がると、パワーモジュール２の放熱性を向上することができる。

本実施の形態では、図２に示すように、冷却フィン５ａはパワーモジュール２が反対側に配置されていて流路面４ａ２と対向した冷却板５の他方の面５ｃの部分にのみ設けられている。冷却フィン５ａの配置はこれに限るものではなく、冷却板５の他方の面５ｃの第一の連結部４ｄに対向する部分にさらに配置しても構わない。冷却フィン５ａをさらに配置することで、追加した冷却フィン５ａに対して冷媒を垂直に衝突させることができる。冷却フィン５ａに冷媒を垂直に衝突させることで、衝突噴流により冷却能力を向上させることができる。冷却能力の向上により、パワー半導体のチップサイズを縮小できるので、電力変換装置１を小型化させることができる。

＜電力変換装置１の製造方法＞
電力変換装置１の製造方法について、図７を用いて説明する。本願の要部は冷却器４の構造であるため、冷却器４の製造方法を中心に説明する。電力変換装置１の製造方法は、部材用意工程（Ｓ１１）、冷却器製造工程（Ｓ１２）、及び冷却流路形成工程（Ｓ１３）を備える。

部材用意工程は、底面３ａ、天面３ｂ、及び４つの側面（第１の側面３ｃ、第２の側面３ｄ、第３の側面３ｅ、第４の側面３ｆ）を有して直方体状に形成され、パワー半導体を有したパワーモジュール２と、平板状の冷却板５とを用意する工程である。冷却板５が複数の冷却フィン５ａを有する場合、部材用意工程において、冷却板５に他方の面５ｃから離れる方向に突出した複数の冷却フィン５ａを鍛造により相互の間隔を狭めて形成する。冷却フィン５ａの製造方法はこれに限るものではなく切削加工など製造しても構わないが、鍛造により冷却フィン５ａを製造した場合、複数の冷却フィン５ａの相互の間隔を狭めて狭ピッチの冷却フィン５ａを形成することができる。狭ピッチの冷却フィン５ａを形成することで、パワーモジュール２の高い冷却能力を確保することができる。冷却フィン５ａは、例えばフィン幅１．５ｍｍ、フィンピッチ２．５ｍｍで作製する。

冷却器製造工程は、冷却器４を製造する工程である。冷却器４は、組み立てた状態で、冷却流路４ａ、第一の流路穴４ｂ、第二の流路穴４ｃ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅを有する。組み立てた状態で、冷却板５の一方の面５ｂに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置される。冷却器４はダイカストで製造する。冷却器４の材質は、例えばアルミニウムである。第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃは、引き抜き中子を用いて形成する。冷却流路４ａの部分、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅは、固定型または可動型を用いて形成する。ダイカストの引き抜き中子及び固定型または可動型により、冷却器４の流路を構成する部分を容易に形成することができる。流路の部分の形成に複雑な加工等が不要なため、低コストで電力変換装置１を製造することができる。流路の構成及び形状が簡素なため、冷却器４の流路の配置の自由度を高めることができる。なお、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃを貫通孔で設けた場合、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方の開口にシールボルト１１を設け、シールボルト１１により開口を塞ぐ。

第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃは、第３の側面２ｅの側及び第４の側面２ｆの側の双方から、引き抜き中子を突き当てて形成しても構わない。引き抜き中子を突き当てて第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃを形成した場合、片側から引き抜き中子で流路穴を形成する場合よりも引き抜き中子の長さを低減することができる。引き抜き中子の長さが低減できるので、ダイカストによる製造性を向上させることができる。また、片側から引き抜き中子で流路穴を形成する場合よりも、引き抜き中子の抜き勾配による流路穴の断面積の低減を緩和することができる。

冷却流路形成工程は、パワーモジュール２の底面２ａと冷却板５の一方の面５ｂとを熱的に接続し、冷却板５の他方の面５ｃを冷却流路４ａの外周部分４ａ１と接合する工程である。冷却板５の他方の面５ｃと冷却流路４ａの外周部分４ａ１との接合は、金属接合（例えば摩擦攪拌接合）で行われる。接合の方法は金属接合に限るものではなく、ねじ止めなどで行っても構わない。金属接合によりこれらを接合した場合、ねじ止めの構成と比較して、絶縁距離の確保及び部品配置制約を緩和することができる。ダイカストで製造した流路の部分に冷却板５を接合することで冷媒の流路を形成できるため、低コストで容易に流路を形成することができる。パワーモジュール２を冷却器４に直接実装せずに、製造制約の自由度が高い冷却板５を介して冷却器４にパワーモジュール２を実装するため、冷却板５に設けた冷却フィン５ａの形状の自由度が高いので、パワーモジュール２の高い冷却能力を容易かつ低コストに確保することができる。

以上のように、実施の形態１による電力変換装置１において、冷却板５の一方の面５ｂに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なり合って配置されているため、パワーモジュール２を冷却する面積を削減することなく、冷却器４の投影面積を削減することができる。冷却器４の投影面積を削減できるので、電力変換装置１を小型化することができる。また、パワーモジュール２を冷却板５に配置するのでパワーモジュール２と冷却器４との配置の自由度は高く、他の部品の配置自由度に影響を与えることがないため、電力変換装置１の小型化の検討の幅が広がり、電力変換装置１を容易に小型化することができる。また、冷却器４の流路の構成及び形状が簡素なため、冷却器４の流路の配置の自由度を高めることができ、かつ冷媒流出入口の位置を容易に変更することができる。複数のパワーモジュール２を第１の側面２ｃと平行な方向に並べて配置し、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの長手方向の長さを足し合わせた第１の側面２ｃの側の長さが第３の側面２ｅの側の長さよりも長い場合、第１の側面２ｃの側から第２の側面２ｄの側に冷媒は冷却流路４ａを流れるため、パワーモジュール２の全体の短手方向に冷媒は冷却流路４ａを流れるので、流路が短くなり、流体抵抗の増加を抑制することができる。

冷却板５が冷却フィン５ａを有した場合、パワーモジュール２を効率よく冷却することができる。また、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状が円形である場合、流路穴の製造時に流路穴の形成が容易であり、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。また、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状の大きさが第３の側面の側と第４の側面の側の間の部分で異なっていて、第一の流路穴４ｂの一部を段付きで構成した場合、冷却流路４ａの位置を下げることができるため、電力変換装置１を小型化することができる。

制御基板８がパワーモジュール２及びコンデンサ３に対向して配置されている場合、電力変換装置１を小型化することができ、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。また、パワーモジュール２のパワー端子２ｇとコンデンサ３のパワー端子３ｇとがパワーモジュール２及びコンデンサ３と制御基板８との間で電気的に接続されている場合、パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線を最短にすることができ、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。また、外壁部材２０とコンデンサ３の底面３ａとの間に放熱樹脂７が充填されている場合、放熱樹脂７の使用量を減らして低コスト化しつつ、コンデンサ３を効率よく冷却することができる。また、外壁部材２０とコンデンサ３の側面との間の隙間に放熱樹脂７が充填されている場合、コンデンサ３を効率よく冷却することができる。また、コンデンサ３がパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側に配置され、第一の流路穴４ｂに冷媒が流入する場合、低温で流入した冷媒でコンデンサ３の冷却が可能なため、熱的に弱いコンデンサ３を効率よく保護することができる。

第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられ、第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている場合、冷媒流出入口の位置を第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側に自由に選択して設けることができるので、電力変換装置１を設置する位置に応じた流路の選択が可能であり、流路の配置の自由度を高くすることができる。また、冷媒流出入口にパイプ９が取り付けられている場合、容易に冷媒を冷却器４に流出入させることができる。また、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側の開口又は第４の側面２ｆの側の開口をシールボルト１１により塞ぐ場合、容易に流路を塞ぐことができる。

ダイカストにより、引き抜き中子を用いて第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃを形成し、固定型または可動型を用いて冷却流路４ａの部分、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅを形成する場合、冷却器４の流路を構成する部分を容易に形成することができる。流路の部分の形成に複雑な加工等が不要なため、低コストで電力変換装置１を製造することができる。流路の構成及び形状が簡素なため、冷却器４の流路の配置の自由度を高めることができる。また、冷却板５に他方の面５ｃから離れる方向に突出した複数の冷却フィン５ａを鍛造により相互の間隔を狭めて形成した場合、パワーモジュール２の高い冷却能力を確保することができる。また、冷却板５の他方の面５ｃと冷却流路４ａの外周部分４ａ１とを金属接合により接合した場合、ねじ止めの構成と比較して、絶縁距離の確保及び部品配置制約を緩和することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置１について説明する。図９は実施の形態２に係る電力変換装置１の平面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図１０は図９のＤ－Ｄ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。これらの図にはパワーモジュール２を図示していないが、実施の形態１と同様の位置に配置されているものとする。実施の形態２に係る電力変換装置１は、実施の形態１に示した電力変換装置１に加えて、第三の流路穴４ｆを設けた構成になっている。

冷却器４は、第二の流路穴４ｃに連結され、第二の流路穴４ｃから第２の側面２ｄの側（矢印Ｘ２の側）または冷却流路４ａとは反対側（矢印Ｚ１の側）に延出する第三の流路穴４ｆを有する。第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）または第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられる。第三の流路穴４ｆの第二の流路穴４ｃの側とは反対側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられる。本実施の形態では、第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）が冷媒流出入口であり、冷媒流出入口にパイプ９が取り付けられている。第三の流路穴４ｆは第２の側面２ｄの側（矢印Ｘ２の側）に延出し、第二の流路穴４ｃの側とは反対側の第２の側面２ｄの側が冷媒流出入口であり、冷媒流出入口にパイプ９が取り付けられている。また、ここでは冷媒流出入口にパイプ９を取り付けた例を示したが、冷媒が流れる流路内のエアを抜くエアバルブを取り付けても構わない。冷媒は第一の流路穴４ｂに流入し、冷媒は流れ方向１０で流路内を流れる。流れ方向１０は逆であっても構わない。

本実施の形態では、コンデンサ３（図９では破線で示す）をパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側（矢印Ｘ１の側）に配置した構成であるため、第三の流路穴４ｆを第二の流路穴４ｃに設けた。コンデンサ３をパワーモジュール２の第２の側面２ｄの側（矢印Ｘ２の側）に配置した場合、第三の流路穴４ｆを第一の流路穴４ｂに設けても構わない。

以上のように、実施の形態２による電力変換装置１において、第二の流路穴４ｃから第２の側面２ｄの側または冷却流路４ａとは反対側に延出する第三の流路穴４ｆを有するため、第３の側面２ｅの側または第４の側面２ｆの側とは異なる側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられるので、冷却器４の流路の配置の自由度を高めることができる。冷却器４の流路の配置の自由度が高められるので、容易に冷媒流出入口の位置の変更が可能となり、設計工数を低減することができる。冷媒流出入口にエアバルブを実装した場合、冷媒の流路内のエアを取り除くことができるので、流路内のエアに起因した冷媒の編流による冷却性能の低下、振動、衝撃を抑制することができる。また、流路の破損などの不具合を防止することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る電力変換装置１について説明する。図１１は実施の形態３に係る電力変換装置１の平面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図１２は図１１のＥ－Ｅ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。これらの図にはパワーモジュール２を図示していないが、実施の形態１と同様の位置に配置されているものとする。実施の形態３に係る電力変換装置１は、実施の形態１に示した電力変換装置１に加えて、流路を仕切る仕切り部１２を設けた構成になっている。

第一の流路穴４ｂ及び第一の連結部４ｄは、第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）と第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）との間の位置で仕切られており、冷却流路４ａは、第一の流路穴４ｂ及び第一の連結部４ｄの仕切りの位置と対応する、第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）と第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）との間の位置で仕切られている。第一の流路穴４ｂ、第一の連結部４ｄ、及び冷却流路４ａを仕切る部分は、仕切り部１２である。第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）及び第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている。第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）及び第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）は、例えばシールボルト１１で塞がれている。

冷媒は第一の流路穴４ｂに流入し、冷媒は流れ方向１０で流路内を流れる。仕切り部１２を設けたことで、図１１に示すように、冷媒は第一の流路穴４ｂ、第一の連結部４ｄ、冷却流路４ａ、第二の連結部４ｅ、第二の流路穴４ｃ、第二の連結部４ｅ、冷却流路４ａ、第一の連結部４ｄ、第一の流路穴４ｂの順に流れる。冷却流路４ａは、仕切り部１２によって２つの部分に分かれ、それぞれの部分で逆方向に冷媒は流れる。第一の連結部４ｄは、図１２に示すように、仕切り部１２によって２つの部分に分かれ、それぞれの部分で逆方向に冷媒は流れる。

以上のように、実施の形態３による電力変換装置１において、第一の流路穴４ｂ及び第一の連結部４ｄは第３の側面２ｅの側と第４の側面２ｆの側との間の位置で仕切られており、冷却流路４ａは第一の流路穴４ｂ及び第一の連結部４ｄの仕切りの位置と対応する第３の側面２ｅの側と第４の側面２ｆの側との間の位置で仕切られているため、パワーモジュール２を冷却する冷却流路４ａの部分は分割されるので、パワーモジュール２の冷却能力及び冷媒の流路内の圧力損失を容易に調整することができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る電力変換装置１について説明する。図１３は実施の形態４に係る電力変換装置１の平面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図１４は図１３のＦ－Ｆ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。これらの図にはパワーモジュール２を図示していないが、実施の形態１と同様の位置に配置されているものとする。実施の形態４に係る電力変換装置１は、実施の形態１に示した電力変換装置１に加えて、流路を仕切る仕切り部１３を設けた構成になっている。

冷却流路４ａ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅは、第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）と第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）との間の複数の位置で、冷媒が流れる方向に沿って仕切られている。冷却流路４ａ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅを仕切る部分は、仕切り部１３である。第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）または第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられ、第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）または第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられる。本実施の形態では、図１３に示すように、第一の流路穴４ｂの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）に冷媒の流入口であるパイプ９が設けられ、第二の流路穴４ｃの第３の側面２ｅの側（矢印Ｙ１の側）に冷媒の流出口であるパイプ９が設けられる。また、第一の流路穴４ｂの第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）及び第二の流路穴４ｃの第４の側面２ｆの側（矢印Ｙ２の側）の開口は、シールボルト１１により塞がれている。

冷媒は第一の流路穴４ｂに流入し、冷媒は流れ方向１０で流路内を流れる。冷却流路４ａは、仕切り部１３によって３つの部分に分かれている。仕切り部１３を設けたことで、冷媒は第一の流路穴４ｂ、第一の連結部４ｄ、３つの冷却流路４ａ、第二の連結部４ｅ、第二の流路穴４ｃの順に流れる。本実施の形態では、パワーモジュール２（図１３では破線で示す）を３つ備え、それぞれのパワーモジュール２に対応させて３つの冷却流路４ａを形成しているが、冷却流路４ａの構成はこれに限るものではない。複数のパワーモジュール２に対して１つの冷却流路４ａを設けた構成でも構わない。

以上のように、実施の形態４による電力変換装置１において、冷却流路４ａ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅは、第３の側面２ｅの側と第４の側面２ｆの側との間の複数の位置で冷媒が流れる方向に沿って仕切られているため、パワーモジュール２の投影面積に合わせて冷却流路４ａが分割されているので、不要な冷却流路４ａの部分を削減することができる。不要な冷却流路４ａの部分を削減できるので、冷却流路４ａにおける冷媒の流速を早くすることができ、パワーモジュール２への冷却能力を向上させることができる。また、不要な冷却流路４ａの部分に設けていた冷却フィン５ａを削除することができるので、冷却流路４ａの圧力損失を低減することができる。冷却流路４ａの圧力損失が低減できるので、圧力損失を低減した分、冷却フィン５ａを狭ピッチで設けることができる。冷却フィン５ａを狭ピッチで設けることで、さらにパワーモジュール２への冷却能力を向上することができる。また、不要な冷却流路４ａの部分に設けていた冷却フィン５ａを削除できるので、冷却板５の製造コストを低減することができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る電力変換装置１について説明する。図１５は電力変換装置１の断面図で、図１のＡ－Ａ断面位置と同等の位置で電力変換装置１を切断した図である。実施の形態５に係る電力変換装置１は、実施の形態１に示した電力変換装置１に加えて、対向パワーモジュール１４等を設けた構成になっている。

電力変換装置１は、対向パワーモジュール１４、対向冷却板１５、及び対向制御基板１６を備える。対向パワーモジュール１４は、底面１４ａ、天面１４ｂ、及び４つの側面（第１の側面１４ｃ、第２の側面１４ｄ、第３の側面、第４の側面）を有した直方体状で、内部にパワー半導体を有する。第３の側面、及び第４の側面は、図１５において図示していない。対向パワーモジュール１４は、外部に露出したパワー端子１４ｇ及び制御端子１４ｈを備える。パワー端子１４ｇはコンデンサ３と接続され、制御端子１４ｈは対向制御基板１６と接続される。対向冷却板１５は、平板状で、一方の面１５ｂが対向パワーモジュール１４の底面１４ａと熱的に接続される。冷却板５の他方の面５ｃと対向冷却板１５の他方の面１５ｃとは、冷却器４を挟んで対向して配置される。パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側と対向パワーモジュール１４の第１の側面１４ｃの側とは同じ側に配置される。対向冷却板１５は、他方の面１５ｃに冷却フィン１５ａを有している。

対向制御基板１６は、対向パワーモジュール１４の動作を制御する信号を出力して、対向パワーモジュール１４の動作の制御を行う。対向制御基板１６には複数の制御部品１６ａが実装され、制御端子１４ｈは対向制御基板１６と電気的に接続される。対向制御基板１６は、対向パワーモジュール１４及びコンデンサ３に対向して配置される。対向パワーモジュール１４のパワー端子１４ｇとコンデンサ３のパワー端子３ｇとは、対向パワーモジュール１４及びコンデンサ３と対向制御基板１６との間で電気的に接続されている。

冷却器４は、対向冷却流路４ｇ、第三の連結部４ｈ、及び第四の連結部４ｉを有する。対向冷却流路４ｇは、対向冷却板１５の他方の面１５ｃに沿って、対向パワーモジュール１４の第１の側面１４ｃの側から第１の側面１４ｃとは反対側の第２の側面１４ｄの側に冷媒が流れる流路である。第三の連結部４ｈは、対向冷却流路４ｇにおける第１の側面１４ｃの側（矢印Ｘ１の側）の部分と第一の流路穴４ｂとを連結する流路である。第四の連結部４ｉは、対向冷却流路４ｇにおける第２の側面１４ｄの側（矢印Ｘ２の側）の部分と第二の流路穴４ｃとを連結する流路である。対向冷却板１５の他方の面１５ｃに垂直な方向に見て、対向パワーモジュール１４と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されている。電力変換装置１は、図１５において矢印Ｚ１の側と矢印Ｚ２の側の双方に蓋６を備える。そのため、矢印Ｚ１の側と矢印Ｚ２の側の双方を開口させた状態で冷却器４を製造できるので、実施の形態１で示した製造方法と同様に、ダイカストの引き抜き中子及び固定型または可動型により、流路を構成する部分を容易に形成することができる。

以上のように、実施の形態５による電力変換装置１において、冷却板５の他方の面５ｃと対向冷却板１５の他方の面１５ｃとは、冷却器４を挟んで対向して配置され、対向冷却板１５の他方の面１５ｃに垂直な方向に見て、対向パワーモジュール１４と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されているため、対向パワーモジュール１４を冷却する面積を削減することなく、冷却器４の投影面積を削減することができる。冷却器４の投影面積を削減できるので、電力変換装置１を小型化することができる。パワーモジュール２と対向パワーモジュール１４の双方が冷却器４を挟んで重なって配置されるので、電力変換装置１の投影面積を低減することができ、電力変換装置１を小型化することができる。

実施の形態６．
実施の形態６に係る電力変換装置１について説明する。図１６は実施の形態６に係る電力変換装置１の側面図で、蓋６と制御基板８を取り除いて示した図、図１７は図１６のＧ－Ｇ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。実施の形態６に係る電力変換装置１は、実施の形態１とはコンデンサ３を異なった位置に配置した構成になっている。

コンデンサ３は、パワーモジュール２の天面２ｂの側（矢印Ｚ２の側）に配置され、コンデンサ３の長手方向の一つの面がパワーモジュール２の天面２ｂの側と対向する。冷却板５の一方の面５ｂに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、コンデンサ３と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されている。電力変換装置１は、図１７において矢印Ｚ２の側と矢印Ｘ２の側の双方に蓋６を備える。そのため、矢印Ｚ２の側と矢印Ｘ２の側の双方を開口させた状態で冷却器４を製造できるので、実施の形態１で示した製造方法と同様に、ダイカストの引き抜き中子及び固定型または可動型により、流路を構成する部分を容易に形成することができる。

以上のように、実施の形態６による電力変換装置１において、冷却板５の一方の面５ｂに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、コンデンサ３と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されているので、電力変換装置１の投影面積を低減することができ、電力変換装置１を小型化することができる。また、上述した実施の形態と比較して、コンデンサ３とパワーモジュール２をさらに近接して配置することができるので、パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線を短縮することができる。パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線が短縮されるので、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。低インダクタンス化が実現できるため、パワー半導体のチップサイズを縮小して、パワー半導体の低コスト化を図ることができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係る電力変換装置１について説明する。図１８は実施の形態７に係る電力変換装置１の平面図で、蓋６と制御基板８を取り除いて示した図、図１９は図１８のＨ－Ｈ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２０は図１８のＪ－Ｊ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２１は図１８のＫ－Ｋ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２２は図１８のＨ－Ｈ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図２３は図１８のＪ－Ｊ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図である。実施の形態７に係る電力変換装置１は、冷却板を設けずに、パワーモジュール２をケース１７に収容した構成になっている。

電力変換装置１は、パワーモジュール２、パワーモジュール２を収容したケース１７、ケース１７を冷却する冷却器４、コンデンサ３、制御基板８、及び蓋６を備える。パワーモジュール２は、底面２ａ、天面２ｂ、及び４つの側面（第１の側面２ｃ、第２の側面２ｄ、第３の側面２ｅ、第４の側面２ｆ）を有した直方体状で、内部にパワー半導体（図示せず）を有する。パワーモジュール２は、第４の側面２ｆにパワー端子２ｇ及び制御端子２ｈを有する。パワーモジュール２は、本実施の形態では、図１８に示すように、３つのパワーモジュール２が第１の側面２ｃと平行な方向に同じ向きで並べて配置される。コンデンサ３はパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側に配置され、コンデンサ３の長手方向の一つの面がパワーモジュール２の第１の側面２ｃの側と対向する。第１の側面２ｃの側とは側面の法線方向に平行な方向の側で図１８の矢印Ｘ１の側である。同様に、第２の側面２ｄの側とは矢印Ｘ２の側、底面２ａの側とは矢印Ｙ２の側、天面２ｂの側とは矢印Ｙ１の側である。また、第３の側面２ｅの側とは図１９の矢印Ｚ１の側、第４の側面２ｆの側とは矢印Ｚ２の側である。

ケース１７は開口を有し、開口からパワー端子２ｇ及び制御端子２ｈが外部に露出する。パワー端子２ｇはコンデンサ３のパワー端子３ｇと接続され、制御端子２ｈは制御基板８と接続される。ケース１７は、熱伝導率の高い金属（例えばアルミニウム）で作製される。パワーモジュール２とケース１７との間の隙間の部分には放熱性樹脂（図示せず）が注入され、パワーモジュール２とケース１７とは一体化されている。ケース１７は、パワーモジュール２の天面２ｂと対向する壁の外面及びパワーモジュール２の底面２ａと対向する壁の外面に複数の冷却フィン１７ａを有している。ケース１７の外面に冷却フィン１７ａを設けない構成でも構わないが、冷却フィン１７ａを設けることで、パワーモジュール２を効率よく冷却することができる。本実施の形態では、３つのパワーモジュール２を備えた構成を示すが、パワーモジュール２の数は３つに限るものではない。

冷却器４は、天面側の冷却流路４ａ３、底面側の冷却流路４ａ４、第一の流路穴４ｂ、第二の流路穴４ｃ、第一の連結部４ｄ、及び第二の連結部４ｅを有する。天面側の冷却流路４ａ３は、パワーモジュール２の天面２ｂと対向するケース１７の壁の外面に沿って、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側から、第１の側面２ｃとは反対側の第２の側面２ｄの側に冷媒が流れる流路である。底面側の冷却流路４ａ４は、パワーモジュール２の底面２ａと対向するケース１７の壁の外面に沿って、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側から第２の側面２ｄの側に冷媒が流れる流路である。第一の流路穴４ｂは、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４における第１の側面２ｃの側の部分よりも、第１の側面２ｃに隣接する第３の側面２ｅの側に、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４とは離間して配置され、天面２ｂの側から底面２ａの側に延出する流路である。

第二の流路穴４ｃは、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４における第２の側面２ｄの側の部分よりも、第３の側面２ｅの側に、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４とは離間して配置され、天面２ｂの側から底面２ａの側に延出する流路である。第一の連結部４ｄは、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４における第１の側面２ｃの側の部分と第一の流路穴４ｂとを連結する流路である。第二の連結部４ｅは、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４における第２の側面２ｄの側の部分と第二の流路穴４ｃとを連結する流路である。

冷媒は、第一の流路穴４ｂ、第一の連結部４ｄ、天面側の冷却流路４ａ３または底面側の冷却流路４ａ４、第二の連結部４ｅ、第二の流路穴４ｃの順に流れ方向１０で流れる。ケース１７は開口した部分の周囲のシール構造が設けられた側面１７ｂで冷却器４と接し、冷媒が流れる流路は密封される。シール構造は、例えばＯリングである。パワーモジュール２の第３の側面２ｅに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されている。なお、実施の形態１で示した製造方法と同様に、ダイカストの引き抜き中子及び固定型または可動型により、冷却器４の流路を構成する部分を容易に形成することができる。

以上のように、実施の形態７による電力変換装置１において、パワーモジュール２の第３の側面２ｅに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されているため、冷却器４の投影面積を削減することができる。冷却器４の投影面積を削減できるので、電力変換装置１を小型化することができる。また、冷却器４は天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４を備えたため、パワーモジュール２を両側から冷却できるので、パワーモジュール２の冷却能力を向上させることができる。パワーモジュール２の冷却能力が向上するためパワー半導体のチップに熱の裕度ができるので、パワー半導体のチップサイズを縮小して、パワー半導体の低コスト化を図ることができる。ケース１７がパワーモジュール２の天面２ｂと対向する壁の外面及びパワーモジュール２の底面２ａと対向する壁の外面に複数の冷却フィン１７ａを有している場合、パワーモジュール２を効率よく冷却することができる。

実施の形態８．
実施の形態８に係る電力変換装置１について説明する。図２４は実施の形態８に係る電力変換装置１の平面図で、蓋６と制御基板８を取り除いて示した図、図２５は図２４のＬ－Ｌ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２６は図２４のＭ－Ｍ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２７は図２４のＮ－Ｎ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図２８は図２４のＭ－Ｍ断面位置で切断した電力変換装置の断面図で、内部の部品を取り除いた冷却器４と外壁部材２０の図、図２９は図２４のＬ－Ｌ断面位置で切断した別の電力変換装置１の断面図である。実施の形態８に係る電力変換装置１は、ケース１７に収容したパワーモジュール２を実施の形態７とは異なる配置で構成している。

電力変換装置１は、パワーモジュール２、パワーモジュール２を収容したケース１７、ケース１７を冷却する冷却器４、コンデンサ３、制御基板８、及び蓋６を備える。パワーモジュール２は、底面２ａ、天面２ｂ、及び４つの側面（第１の側面２ｃ、第２の側面２ｄ、第３の側面２ｅ、第４の側面２ｆ）を有した直方体状で、内部にパワー半導体（図示せず）を有する。パワーモジュール２は、第２の側面２ｄにパワー端子２ｇ及び制御端子２ｈを有する。パワーモジュール２は、本実施の形態では、図２４に示すように、３つのパワーモジュール２が天面２ｂと平行な方向に同じ向きで並べて配置される。コンデンサ３はパワーモジュール２の天面２ｂの側に配置され、コンデンサ３の長手方向の一つの面がパワーモジュール２の天面２ｂの側と対向する。天面２ｂの側とは天面の法線方向に平行な方向の側で図２３の矢印Ｘ１の側である。同様に、底面２ａの側とは矢印Ｘ２の側、第３の側面２ｅの側とは矢印Ｙ１の側、第４の側面２ｆの側とは矢印Ｙ２の側である。また、第１の側面２ｃの側とは図２４の矢印Ｚ１の側、第２の側面２ｄの側とは矢印Ｚ２の側である。

ケース１７は開口を有し、開口からパワー端子２ｇ及び制御端子２ｈが外部に露出する。パワー端子２ｇはコンデンサ３のパワー端子３ｇと接続され、制御端子２ｈは制御基板８と接続される。ケース１７は、パワーモジュール２の天面２ｂと対向する壁の外面及びパワーモジュール２の底面２ａと対向する壁の外面に複数の冷却フィン１７ａを有している。ケース１７の外面に冷却フィン１７ａを設けない構成でも構わないが、冷却フィン１７ａを設けることで、パワーモジュール２を効率よく冷却することができる。本実施の形態では、３つのパワーモジュール２を備えた構成を示すが、パワーモジュール２の数は３つに限るものではない。

冷却器４は、天面側の冷却流路４ａ３、底面側の冷却流路４ａ４、第一の流路穴４ｂ、及び第二の流路穴４ｃを有する。天面側の冷却流路４ａ３は、パワーモジュール２の天面２ｂと対向するケース１７の壁の外面に沿って、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側から、第１の側面２ｃとは反対側の第２の側面２ｄの側に冷媒が流れる流路である。底面側の冷却流路４ａ４は、パワーモジュール２の底面２ａと対向するケース１７の壁の外面に沿って、パワーモジュール２の第１の側面２ｃの側から第２の側面２ｄの側に冷媒が流れる流路である。第一の流路穴４ｂは、ケース１７の第１の側面２ｃの側に配置され、第１の側面２ｃに隣接する第３の側面２ｅの側から、第３の側面２ｅとは反対側の第４の側面２ｆの側に延出し、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４に接続された流路である。第二の流路穴４ｃは、ケース１７の第２の側面２ｄの側に配置され、第３の側面２ｅの側から第４の側面２ｆの側に延出し、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４に接続された流路である。

冷媒は、第一の流路穴４ｂ、天面側の冷却流路４ａ３または底面側の冷却流路４ａ４、第二の流路穴４ｃの順に流れ方向１０で流れる。ケース１７は開口した部分の周囲のシール構造が設けられた側面１７ｂで冷却器４と接し、冷媒が流れる流路は密封される。シール構造は、例えばＯリングである。パワーモジュール２の第１の側面２ｃに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と、第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されている。

本実施の形態では、図２５に示すように、第一の流路穴４ｂに隣接したケース１７の部分及び第二の流路穴４ｃに隣接しケース１７の部分にも冷却フィン１７ａが設けられている。この構成に限るものではなく、図２９に示すように、第一の流路穴４ｂに隣接したケース１７の部分及び第二の流路穴４ｃに隣接しケース１７の部分の冷却フィン１７ａが間引かれていても構わない。冷却フィン１７ａが間引かれた場合、冷媒を整流することができるので、冷却フィン１７ａに並列かつ均一に冷媒を流すことができるため、複数のパワーモジュール２を備えた場合、それぞれのパワーモジュール２の冷却能力を統一してパワーモジュール２の互いの温度を均一にすることができる。そのため、温度特性を有するパワーモジュール２の電気特性がパワーモジュール２同士で均一となり、パワーモジュール２のスイッチング制御性が良好になる。また、冷媒の編流による冷却性能の低下、振動、衝撃を抑制することができる。また、流路の破損などの不具合を防止することができる。

コンデンサ３は、パワーモジュール２の底面２ａの側に配置しても構わない。コンデンサ３をパワーモジュール２の底面２ａの側または天面２ｂの側に配置することで、コンデンサ３とパワーモジュール２を近接して配置できるので、パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線を短縮することができる。パワーモジュール２とコンデンサ３との電気配線が短縮されるので、電力変換装置１の低インダクタンス化を実現することができる。低インダクタンス化が実現できるため、パワー半導体のチップサイズを縮小して、パワー半導体の低コスト化を図ることができる。

以上のように、実施の形態８による電力変換装置１において、パワーモジュール２の第１の側面２ｃに垂直な方向に見て、パワーモジュール２と第一の流路穴４ｂの少なくとも一部及び第二の流路穴４ｃの少なくとも一部とが重なって配置されているため、冷却器４の投影面積を削減することができる。冷却器４の投影面積を削減できるので、電力変換装置１を小型化することができる。また、冷却器４は天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４を備えたため、パワーモジュール２を両側から冷却できるので、パワーモジュール２の冷却能力を向上させることができる。パワーモジュール２の冷却能力が向上するためパワー半導体のチップに熱の裕度ができるので、パワー半導体のチップサイズを縮小して、パワー半導体の低コスト化を図ることができる。

また、天面側の冷却流路４ａ３及び底面側の冷却流路４ａ４と、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃとが重なって配置されている場合、第一の流路穴４ｂ及び第二の流路穴４ｃの体積を低減できるため、電力変換装置１を小型化することができる。

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１電力変換装置、２パワーモジュール、２ａ底面、２ｂ天面、２ｃ第１の側面、２ｄ第２の側面、２ｅ第３の側面、２ｆ第４の側面、２ｇパワー端子、２ｈ制御端子、３コンデンサ、３ａ底面、３ｂ天面、３ｃ第１の側面、３ｄ第２の側面、３ｅ第３の側面、３ｆ第４の側面、３ｇパワー端子、４冷却器、４ａ冷却流路、４ａ１外周部分、４ａ２流路面、４ａ３天面側の冷却流路、４ａ４底面側の冷却流路、４ｂ第一の流路穴、４ｂ１段付き部、４ｃ第二の流路穴、４ｄ第一の連結部、４ｅ第二の連結部、４ｆ第三の流路穴、４ｇ対向冷却流路、４ｈ第三の連結部、４ｉ第四の連結部、５冷却板、５ａ冷却フィン、５ｂ一方の面、５ｃ他方の面、６蓋、７放熱樹脂、８制御基板、８ａ制御部品、９パイプ、１０流れ方向、１１シールボルト、１２仕切り部、１３仕切り部、１４対向パワーモジュール、１４ａ底面、１４ｂ天面、１４ｃ第１の側面、１４ｄ第２の側面、１４ｇパワー端子、１４ｈ制御端子、１５対向冷却板、１５ａ冷却フィン、１５ｂ一方の面、１５ｃ他方の面、１６対向制御基板、１６ａ制御部品、１７ケース、１７ａ冷却フィン、１７ｂ側面、２０外壁部材

本願は、電力変換装置に関するものである。

本願に開示される電力変換装置は、パワー半導体を有した、第一面、第一面とは反対側の第二面、及び第一面と第二面とを取り囲む４つの側面を有する直方体状のパワーモジュールと、一方の面がパワーモジュールの第一面と熱的に接続された平板状の冷却板と、冷却板を冷却する冷却器と、パワーモジュールと電気的に接続され、パワーモジュールの第１の側面の側、または第１の側面とは反対側の第２の側面の側に配置されたコンデンサと、パワーモジュールの動作を制御する制御基板とを備え、冷却器は、冷却板の他方の面に沿って、パワーモジュールの第１の側面の側から第２の側面の側に冷媒が流れる冷却流路と、冷却流路における第１の側面の側の部分よりも、パワーモジュールの側とは反対側に、冷却流路とは離間して配置され、パワーモジュールにおける第１の側面に隣り合う第３の側面の側から、第３の側面とは反対側の第４の側面の側に延出した第一の流路穴と、冷却流路における第２の側面の側の部分よりも、パワーモジュールの側とは反対側に、冷却流路とは離間して配置され、第３の側面の側から第４の側面の側に延出した第二の流路穴と、冷却流路における第１の側面の側の部分と第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、冷却流路における第２の側面の側の部分と第二の流路穴とを連結する第二の連結部とを有し、冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、パワーモジュールと、第一の流路穴の少なくとも一部及び第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置され、コンデンサは、第一の面、第一の面とは反対側の第二の面、及び第一の面と第二の面とを取り囲む４つの側面を有する直方体状に形成され、コンデンサは、パワーモジュールの第１の側面の側または第２の側面の側に配置され、コンデンサの第２の側面は、冷却器に対向して配置されており、冷却器の流路を形成する部材は、コンデンサの第１の側面、第３の側面、第４の側面、及び第一の面を取り囲む外壁部材と一体的に形成されているものである。

Claims

パワー半導体を有した、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状のパワーモジュールと、
一方の面が前記パワーモジュールの底面と熱的に接続された平板状の冷却板と、
前記冷却板を冷却する冷却器と、を備え、
前記冷却器は、
前記冷却板の他方の面に沿って、前記パワーモジュールの第１の側面の側から前記第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる冷却流路と、
前記冷却流路における前記第１の側面の側の部分よりも、前記パワーモジュールの側とは反対側に、前記冷却流路とは離間して配置され、前記パワーモジュールにおける前記第１の側面に隣り合う第３の側面の側から、前記第３の側面とは反対側の第４の側面の側に延出した第一の流路穴と、
前記冷却流路における前記第２の側面の側の部分よりも、前記パワーモジュールの側とは反対側に、前記冷却流路とは離間して配置され、前記第３の側面の側から前記第４の側面の側に延出した第二の流路穴と、
前記冷却流路における前記第１の側面の側の部分と前記第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、
前記冷却流路における前記第２の側面の側の部分と前記第二の流路穴とを連結する第二の連結部と、を有し、
前記冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、前記パワーモジュールと、前記第一の流路穴の少なくとも一部及び前記第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されている電力変換装置。
底面が前記冷却板の一方の面と熱的に接続され、前記第１の側面と平行な方向に前記パワーモジュールと同じ向きで前記パワーモジュールと並べて配置された複数の前記パワーモジュールを備え、
複数の前記パワーモジュールの前記第１の側面の側の長さは前記第３の側面の側の長さよりも長い請求項１に記載の電力変換装置。
前記冷却板は、他方の面に冷却フィンを有している請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第一の流路穴及び前記第二の流路穴の一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状が円形である請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第一の流路穴及び前記第二の流路穴の一方または双方の延出する方向に垂直な断面の形状の大きさが、第３の側面の側と第４の側面の側の間の部分で異なっている請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記パワーモジュールと電気的に接続され、前記パワーモジュールの前記第１の側面の側、または前記第２の側面の側、または天面の側に配置されたコンデンサと、前記パワーモジュールの動作を制御する制御基板を備え、
前記パワーモジュールと電気的に接続された前記制御基板は、前記パワーモジュール及び前記コンデンサに対向して配置されている請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記パワーモジュールから外部に露出したパワー端子と、前記コンデンサから外部に露出したパワー端子とは、前記パワーモジュール及び前記コンデンサと前記制御基板との間で電気的に接続されている請求項６に記載の電力変換装置。
前記コンデンサは、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状に形成され、
前記コンデンサは、前記パワーモジュールの第１の側面の側または第２の側面の側に配置され、前記コンデンサの第２の側面は、前記冷却器に対向して配置されており、
前記冷却器の流路を形成する部材は、前記コンデンサの第１の側面、第３の側面、第４の側面、及び底面を取り囲む外壁部材と一体的に形成され、
前記外壁部材と、前記コンデンサの底面との間には放熱樹脂が充填されている請求項６または７に記載の電力変換装置。
前記コンデンサは、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状に形成され、
前記コンデンサは、前記パワーモジュールの第１の側面の側または第２の側面の側に配置され、前記コンデンサの第２の側面は、前記冷却器に対向して配置されており、
前記冷却器の流路を形成する部材は、前記コンデンサの第１の側面、第３の側面、第４の側面、及び底面を取り囲む外壁部材と一体的に形成され、
前記外壁部材と、前記コンデンサの４つの側面との間には、隙間が設けられ、当該隙間に放熱樹脂が充填され、
前記外壁部材と、前記コンデンサの底面とは当接している請求項６または７に記載の電力変換装置。
前記コンデンサは、前記パワーモジュールの前記第１の側面の側に配置され、
前記第一の流路穴に冷媒が流入する請求項６から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第一の流路穴の前記第３の側面の側または前記第４の側面の側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられ、
前記第二の流路穴の前記第３の側面の側または前記第４の側面の側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、前記第二の流路穴に連結され、前記第二の流路穴から前記第２の側面の側または前記冷却流路とは反対側に延出する第三の流路穴を有し、
前記第一の流路穴の前記第３の側面の側または前記第４の側面の側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられ、
前記第三の流路穴の前記第二の流路穴の側とは反対側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第一の流路穴及び前記第一の連結部は、前記第３の側面の側と前記第４の側面の側との間の位置で仕切られており、
前記冷却流路は、前記第一の流路穴及び前記第一の連結部の仕切りの位置と対応する、前記第３の側面の側と前記第４の側面の側との間の位置で、仕切られており、
前記第一の流路穴の前記第３の側面の側及び前記第４の側面の側に冷媒の流出入する冷媒流出入口が設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記冷却流路、前記第一の連結部、及び前記第二の連結部は、前記第３の側面の側と前記第４の側面の側との間の複数の位置で、冷媒が流れる方向に沿って仕切られている請求項１１に記載の電力変換装置。
前記冷媒流出入口にパイプが取り付けられている請求項１１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記パイプが取り付けられていない、前記第一の流路穴及び前記第二の流路穴の第３の側面の側の開口又は前記第４の側面の側の開口は、シールボルトにより塞がれている請求項１５に記載の電力変換装置。
パワー半導体を有した、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状の対向パワーモジュールと、
一方の面が前記対向パワーモジュールの底面と熱的に接続された平板状の対向冷却板と、を備え、
前記冷却板の他方の面と、前記対向冷却板の他方の面とは、前記冷却器を挟んで、対向して配置され、
前記パワーモジュールの前記第１の側面の側と前記対向パワーモジュールの第１の側面の側とは、同じ側に配置され、
前記冷却器は、前記対向冷却板の他方の面に沿って、前記対向パワーモジュールの前記第１の側面の側から、前記第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる対向冷却流路と、前記対向冷却流路における前記第１の側面の側の部分と前記第一の流路穴とを連結する第三の連結部と、前記対向冷却流路における前記第２の側面の側の部分と前記第二の流路穴とを連結する第四の連結部と、を有し、
前記対向冷却板の他方の面に垂直な方向に見て、前記対向パワーモジュールと、前記第一の流路穴の少なくとも一部及び前記第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
パワー半導体を有した、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状のパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを収容したケースと、
前記ケースを冷却する冷却器と、を備え、
前記冷却器は、
前記パワーモジュールの天面と対向する前記ケースの壁の外面に沿って、前記パワーモジュールの第１の側面の側から、前記第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる天面側の冷却流路と、
前記パワーモジュールの底面と対向する前記ケースの壁の外面に沿って、前記パワーモジュールの前記第１の側面の側から前記第２の側面の側に冷媒が流れる底面側の冷却流路と、
前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路における前記第１の側面の側の部分よりも、前記第１の側面に隣接する第３の側面の側に、前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路とは離間して配置され、前記天面の側から前記底面の側に延出した第一の流路穴と、
前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路における前記第２の側面の側の部分よりも、前記第３の側面の側に、前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路とは離間して配置され、前記天面の側から前記底面の側に延出した第二の流路穴と、
前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路における前記第１の側面の側の部分と前記第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、
前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路における前記第２の側面の側の部分と前記第二の流路穴とを連結する第二の連結部と、を有し、
前記パワーモジュールの第三の側面に垂直な方向に見て、前記パワーモジュールと、前記第一の流路穴の少なくとも一部及び前記第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されている電力変換装置。
パワー半導体を有した、底面、天面、及び４つの側面を有する直方体状のパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを収容したケースと、
前記ケースを冷却する冷却器と、を備え、
前記冷却器は、
前記パワーモジュールの天面と対向する前記ケースの壁の外面に沿って、前記パワーモジュールの第１の側面の側から、前記第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる天面側の冷却流路と、
前記パワーモジュールの底面と対向する前記ケースの壁の外面に沿って、前記パワーモジュールの第１の側面の側から前記第２の側面の側に冷媒が流れる底面側の冷却流路と、
前記ケースの前記第１の側面の側に配置され、前記第１の側面に隣接する第３の側面の側から、前記第３の側面とは反対側の第４の側面の側に延出し、前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路に接続された第一の流路穴と、
前記ケースの前記第２の側面の側に配置され、前記第３の側面の側から前記第４の側面の側に延出し、前記天面側の冷却流路及び前記底面側の冷却流路に接続された第二の流路穴と、を有し、
前記パワーモジュールの第一の側面に垂直な方向に見て、前記パワーモジュールと、前記第一の流路穴の少なくとも一部及び前記第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置されている電力変換装置。
前記ケースは、前記パワーモジュールの天面と対向する壁の外面及び前記パワーモジュールの底面と対向する壁の外面に複数の冷却フィンを有している請求項１８または１９に記載の電力変換装置。
前記第一の流路穴に隣接した前記ケースの部分及び前記第二の流路穴に隣接した前記ケースの部分の前記冷却フィンが間引かれている請求項２０に記載の電力変換装置。
底面、天面、及び４つの側面を有して直方体状に形成され、パワー半導体を有したパワーモジュールと、平板状の冷却板と、を用意する部材用意工程と、
冷却器を製造する工程であって、
前記冷却器は、
組み立てた状態で、前記冷却板の他方の面に沿って、前記パワーモジュールの第１の側面の側から、前記第１の側面とは反対側の第２の側面の側に冷媒が流れる冷却流路と、
組み立てた状態で、前記冷却流路における前記第１の側面の側の部分よりも、前記パワーモジュールの側とは反対側に、前記冷却流路とは離間して配置され、前記パワーモジュールにおける前記第１の側面に隣り合う第３の側面の側から、前記第３の側面とは反対側の第４の側面の側に延出する第一の流路穴と、
組み立てた状態で、前記冷却流路における前記第２の側面の側の部分よりも、前記パワーモジュールの側とは反対側に、前記冷却流路とは離間して配置され、前記第３の側面の側から前記第４の側面の側に延出した第二の流路穴と、
組み立てた状態で、前記冷却流路における前記第１の側面の側の部分と前記第一の流路穴とを連結する第一の連結部と、
組み立てた状態で、前記冷却流路における前記第２の側面の側の部分と前記第二の流路穴とを連結する第二の連結部と、を有し、
組み立てた状態で、前記冷却板の一方の面に垂直な方向に見て、前記パワーモジュールと、前記第一の流路穴の少なくとも一部及び前記第二の流路穴の少なくとも一部とが重なって配置され、
引き抜き中子を用いて前記第一の流路穴及び前記第二の流路穴を、固定型または可動型を用いて前記冷却流路の部分、前記第一の連結部、及び前記第二の連結部を、ダイカストで製造する冷却器製造工程と、
前記パワーモジュールの底面と前記冷却板の一方の面とを熱的に接続し、前記冷却板の他方の面を前記冷却流路の外周部分と接合する冷却流路形成工程と、を備えた電力変換装置の製造方法。
前記部材用意工程では、前記冷却板に前記冷却板の他方の面から離れる方向に突出した複数の冷却フィンを鍛造により相互の間隔を狭めて形成する請求項２２に記載の電力変換装置の製造方法。
冷却流路形成工程では、前記冷却板の他方の面と前記冷却流路の外周部分とを金属接合により接合する請求項２２に記載の電力変換装置の製造方法。