JP5327120B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5327120B2 JP5327120B2 JP2010077456A JP2010077456A JP5327120B2 JP 5327120 B2 JP5327120 B2 JP 5327120B2 JP 2010077456 A JP2010077456 A JP 2010077456A JP 2010077456 A JP2010077456 A JP 2010077456A JP 5327120 B2 JP5327120 B2 JP 5327120B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- case
- semiconductor
- cooling pipe
- unit
- engaged
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 128
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 80
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 41
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 25
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OHMHBGPWCHTMQE-UHFFFAOYSA-N 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)Cl OHMHBGPWCHTMQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、複数の半導体モジュールとその複数の半導体モジュールを冷却する複数の冷却管とを積層してなる半導体積層ユニットを備えた電力変換装置に関する。
従来から、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられることがある。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを確保するため大きな駆動電流が必要となってきている。そのため、交流モータ向けの駆動電流を生成する電力変換回路においては、その電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを確保するため大きな駆動電流が必要となってきている。そのため、交流モータ向けの駆動電流を生成する電力変換回路においては、その電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
そこで、図１５に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール９２を均一に冷却することができるように、複数の半導体モジュール９２とその複数の半導体モジュール９２を冷却する複数の冷却管９３１とを積層してなる半導体積層ユニット９５を、ケース９６内に収容してなる電力変換装置９１が提案されている（特許文献１参照）。
このような電力変換装置９１において、半導体積層ユニット９５には、ケース９６の外部から冷却管９３１に冷却媒体を導入するための冷媒導入管９４１と、冷却管９３１からケース９６の外部に冷却媒体を排出するための冷媒排出管９４２とが接続されている。そして、冷媒導入管９４１及び冷媒排出管９４２は、固定部材９４３によってケース９６に固定されている。
また、半導体積層ユニット９５における積層方向Ｘの一方の端部には、半導体積層ユニット９５を積層方向Ｘに加圧する加圧部材９７が配設されている。加圧部材９７は、半導体積層ユニット９５の一方の端部に当接する当接プレート９７１と、その当接プレート９７１を半導体積層ユニット９５に向かって押圧するバネ部材９７２とからなる。そして、半導体積層ユニット９５は、バネ部材９７２の押圧力が当接プレート９７１を介して作用することにより、積層方向Ｘに保持されている。
しかしながら、図１５の電力変換装置９１において、半導体積層ユニット９５に接続された冷媒導入管９４１及び冷媒排出管９４２は、固定部材９４３によってケース９６に固定されているが、半導体積層ユニット９５自体は、加圧部材９７によって積層方向Ｘに保持されているだけである。つまり、積層方向Ｘに直交する方向に対して移動を規制するような構造にはなっていない。そのため、大きな振動が加わった場合には、半導体積層ユニット９５が積層方向Ｘに直交する方向に滑り、位置ずれ等を起こし、耐振性を十分に確保することができないという問題があった。
また、半導体積層ユニット９５をケース９６内に組み付ける際には、加圧部材９７によって積層方向Ｘに保持するだけであるため、積層方向Ｘに直交する方向の位置決めを精度良く行うことができないという問題もあった。
また、半導体積層ユニット９５をケース９６内に組み付ける際には、加圧部材９７によって積層方向Ｘに保持するだけであるため、積層方向Ｘに直交する方向の位置決めを精度良く行うことができないという問題もあった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができると共に、半導体積層ユニットの組み付けを精度良く行う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。
本発明は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、該複数の半導体モジュールを両主面から冷却する複数の冷却管とを積層してなる半導体積層ユニットをケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記複数の冷却管は、互いに連結されて一つの冷却器を構成しており、
該冷却器には、上記ケース内に設けた被係合部に係合する係合部が設けられており、
上記冷却器の上記係合部と上記ケース内の上記被係合部との係合により、上記半導体積層ユニットにおける少なくとも積層方向に直交する方向の位置決めがされるよう構成されており、
上記係合部は、上記半導体積層ユニットの上記積層方向のいずれか一方の端部に配置された上記冷却管である端部冷却管に設けられており、
上記被係合部は、上記端部冷却管に対して上記積層方向に隣接配置されており、
上記半導体積層ユニットにおける、上記係合部が設けられた側と反対側の上記積層方向の端部には、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配設されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
上記複数の冷却管は、互いに連結されて一つの冷却器を構成しており、
該冷却器には、上記ケース内に設けた被係合部に係合する係合部が設けられており、
上記冷却器の上記係合部と上記ケース内の上記被係合部との係合により、上記半導体積層ユニットにおける少なくとも積層方向に直交する方向の位置決めがされるよう構成されており、
上記係合部は、上記半導体積層ユニットの上記積層方向のいずれか一方の端部に配置された上記冷却管である端部冷却管に設けられており、
上記被係合部は、上記端部冷却管に対して上記積層方向に隣接配置されており、
上記半導体積層ユニットにおける、上記係合部が設けられた側と反対側の上記積層方向の端部には、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配設されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
本発明の電力変換装置において、上記冷却器には、上記ケース内の被係合部に係合する係合部が設けられている。そして、上記冷却器の上記係合部と上記ケース内の上記被係合部との係合により、上記冷却器を含む上記半導体積層ユニットにおける少なくとも積層方向に直交する方向（以下、適宜、「直交方向」という）の位置決めがされるよう構成されている。そのため、上記半導体積層ユニットは、上記直交方向への移動が規制される。これにより、振動等による上記半導体積層ユニットの上記直交方向への滑り、位置ずれ等を抑制することができ、耐振性を向上させることができる。
また、上記電力変換装置は、上記冷却器の上記係合部を上記ケース内の上記被係合部に係合させることにより、上記半導体積層ユニットの上記直交方向の位置決めがされる。そのため、上記半導体積層ユニットを組み付ける際に、上記係合部を上記被係合部に係合させるだけで、上記ケース内における上記半導体積層ユニットの上記直交方向の位置決めを容易に行うことができる。これにより、上記半導体積層ユニットの組み付けを精度良く行うことができる。
このように、本発明によれば、半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができると共に、半導体積層ユニットの組み付けを精度良く行うことができる電力変換装置を提供することができる。
本発明において、上記電力変換装置としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
上記半導体積層ユニットを構成する上記半導体モジュールと上記冷却管とは、直接密着していてもよいし、絶縁材等を介して密着していてもよい。
上記半導体積層ユニットを構成する上記半導体モジュールと上記冷却管とは、直接密着していてもよいし、絶縁材等を介して密着していてもよい。
また、上記半導体積層ユニットの上記積層方向のいずれか一方の端部に配置された上記冷却管である端部冷却管に、上記係合部が設けられている。
これにより、上記係合部を上記ケース内の上記被係合部に係合させることが容易となる。また、上記冷却器に上記係合部を容易に設けることができるという効果もある。
これにより、上記係合部を上記ケース内の上記被係合部に係合させることが容易となる。また、上記冷却器に上記係合部を容易に設けることができるという効果もある。
また、上記端部冷却管は、上記ケースの一部に当接しており、上記端部冷却管と上記ケースとの当接部分には、互いに係合する凹状又は凸状に形成された上記係合部と上記被係合部とがそれぞれ設けられていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記係合部を上記被係合部に係合させることがより一層容易となる。また、両者の係合により、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができるという本発明の効果を十分に発揮することができる。
この場合には、上記係合部を上記被係合部に係合させることがより一層容易となる。また、両者の係合により、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができるという本発明の効果を十分に発揮することができる。
また、上記端部冷却管は、上記ケースの一部に当接しており、上記端部冷却管には、該端部冷却管から上記積層方向に直交する方向に突出すると共に上記積層方向に屈曲した上記係合部が設けられており、上記ケースにおける上記端部冷却管が当接する面には、凹状に形成された上記被係合部が設けられていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記端部冷却管の上記係合部を上記ケースの上記被係合部に係合させることにより、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができるという本発明の効果を十分に発揮することができる。
この場合には、上記端部冷却管の上記係合部を上記ケースの上記被係合部に係合させることにより、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができるという本発明の効果を十分に発揮することができる。
また、上記ケースにおける上記端部冷却管が当接する面と反対側の面には、上記半導体モジュール以外の発熱部材が配設されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記端部冷却管の上記係合部から上記ケースを介して例えばリアクトル等の電子部品（発熱部材）を冷却することができる。
この場合には、上記端部冷却管の上記係合部から上記ケースを介して例えばリアクトル等の電子部品（発熱部材）を冷却することができる。
また、上記半導体積層ユニットにおける上記積層方向の一方の端部には、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配設されている。
これにより、上記係合部と上記被係合部との係合によって上記半導体積層ユニットの上記直交方向の位置決めをすることができ、上記加圧部材によって上記半導体積層ユニットを上記積層方向に保持することができる。これにより、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等をより一層抑制することができ、耐振性をさらに向上させることができる。
これにより、上記係合部と上記被係合部との係合によって上記半導体積層ユニットの上記直交方向の位置決めをすることができ、上記加圧部材によって上記半導体積層ユニットを上記積層方向に保持することができる。これにより、上記半導体積層ユニットの滑り、位置ずれ等をより一層抑制することができ、耐振性をさらに向上させることができる。
また、上記加圧部材は、例えば、上記半導体積層ユニットの一方の端部に当接する当接プレートと、該当接プレートを上記半導体積層ユニットに向かって押圧するバネ部材とにより構成することができる。そして、上記半導体積層ユニットに対して上記バネ部材の押圧力が上記当接プレートを介して作用するようにし、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に保持することができる。
また、上記係合部は、上記冷却器に１又は複数設けることができる。また、上記係合部は、上記冷却器の上記冷却管だけでなく、上記冷却管を連結している部分に設けることもできる。
また、上記被係合部は、上記ケース内に１又は複数設けることができる。また、上記被係合部は、上記ケースだけでなく、該ケース内の部材（例えば、上記加圧部材の上記当接プレート等）に設けることもできる。
また、上記被係合部は、上記ケース内に１又は複数設けることができる。また、上記被係合部は、上記ケースだけでなく、該ケース内の部材（例えば、上記加圧部材の上記当接プレート等）に設けることもできる。
また、上記係合部及び上記被係合部は、両者が係合することによって上記半導体積層ユニットにおける少なくとも上記直交方向の位置決めがされるよう構成されていれば、種々様々な係合構造を採用することができる。
また、上記係合部及び上記被係合部は、両者が係合することによって上記半導体積層ユニットの上記積層方向の位置決めがされるよう（移動が規制されるよう）構成されていてもよいし、そうでなくてもよい。これについては、上記半導体積層ユニットの配設構造に合わせて設定すればよい。
なお、上記積層方向に直交する方向（直交方向）とは、上記積層方向に直交する平面に平行な方向のことである。
また、上記係合部及び上記被係合部は、両者が係合することによって上記半導体積層ユニットの上記積層方向の位置決めがされるよう（移動が規制されるよう）構成されていてもよいし、そうでなくてもよい。これについては、上記半導体積層ユニットの配設構造に合わせて設定すればよい。
なお、上記積層方向に直交する方向（直交方向）とは、上記積層方向に直交する平面に平行な方向のことである。
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール２と、その複数の半導体モジュール２を両主面から冷却する複数の冷却管３１とを積層してなる半導体積層ユニット５を、ケース６内に収容してなる。
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール２と、その複数の半導体モジュール２を両主面から冷却する複数の冷却管３１とを積層してなる半導体積層ユニット５を、ケース６内に収容してなる。
同図に示すごとく、複数の冷却管３１は、互いに連結されて一つの冷却器３を構成している。また、冷却器３には、ケース６内に設けた被係合部６０に係合する係合部３０が設けられている。そして、冷却器３の係合部３０とケース６内の被係合部６０との係合により、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされるよう構成されている。
以下、これを詳説する。
以下、これを詳説する。
図１に示すごとく、半導体積層ユニット５は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３１とを交互に積層してなる。半導体モジュール２は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオードを内蔵してなる（図示略）。
複数の冷却管３１は、その長手方向（横方向Ｙ）の両端部３１１、３１２において、隣り合う冷却管３１同士が変形可能な連結管３２によって連結されて、一つの冷却器３を構成している。冷却器３は、アルミニウム又はその合金からなる。
複数の冷却管３１は、その長手方向（横方向Ｙ）の両端部３１１、３１２において、隣り合う冷却管３１同士が変形可能な連結管３２によって連結されて、一つの冷却器３を構成している。冷却器３は、アルミニウム又はその合金からなる。
同図に示すごとく、冷却器３の積層方向Ｘの一方の端部（前端部）３００には、ケース６の外部から冷却器３に冷却媒体を導入するための冷媒導入管４１と、冷却器３からケース６の外部に冷却媒体を排出するための冷媒排出管４２とが接続されている。
冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２は、それぞれ固定部材４３によってケース６に固定されている。また、冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２は、その一端をケース６の外部に露出させている。
冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２は、それぞれ固定部材４３によってケース６に固定されている。また、冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２は、その一端をケース６の外部に露出させている。
冷媒導入管４１から冷却器３に導入された冷却媒体は、冷媒導入管４１側の連結管３２を適宜通り、各冷却管３１に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通する。そして、冷却媒体は、各冷却管３１を流れる間に、半導体モジュール２との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、冷媒排出管４２側の連結管３２を適宜通り、冷媒排出管４２から排出される。
なお、冷却器３内に流通させる冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
図１、図２に示すごとく、ケース６は、略長方形状の底板部６１、その底板部６１の四辺からそれぞれ略垂直に立設された前板部６２、後板部６３、一対の側板部６４からなる。底板部６１に対向するケース６の開口部は、電力変換装置１の完成時においては蓋（天板部）で覆われるが、図ではこの蓋を省略している。また、ケース６は、アルミニウム又はその合金からなる。
同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の積層方向Ｘの一方の端部（前端部）５０１には、半導体積層ユニット５を積層方向Ｘに加圧する加圧部材７が配設されている。
加圧部材７は、半導体積層ユニット５の前端部５０１に当接する当接プレート７１と、当接プレート７１とケース６との間に配設されると共に当接プレート７１を半導体積層ユニット５に向かって押圧するバネ部材７２とからなる。当接プレート７１は、炭素鋼からなる平板状の金属板により構成されている。また、バネ部材７２は、螺旋状に形成されたコイルバネにより構成されている。
加圧部材７は、半導体積層ユニット５の前端部５０１に当接する当接プレート７１と、当接プレート７１とケース６との間に配設されると共に当接プレート７１を半導体積層ユニット５に向かって押圧するバネ部材７２とからなる。当接プレート７１は、炭素鋼からなる平板状の金属板により構成されている。また、バネ部材７２は、螺旋状に形成されたコイルバネにより構成されている。
同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の前端部５０１には、当接プレート７１が面接触した状態で配設されている。また、当接プレート７１とケース６の前板部６２との間には、バネ部材７２が配設されている。また、半導体積層ユニット５の後端部５０２は、ケース６の後板部６３に当接している。
これにより、半導体積層ユニット５は、ケース６の後板部６３と当接プレート７１との間で、バネ部材７２の付勢力によって積層方向Ｘに押圧保持されている。
これにより、半導体積層ユニット５は、ケース６の後板部６３と当接プレート７１との間で、バネ部材７２の付勢力によって積層方向Ｘに押圧保持されている。
同図に示すごとく、冷却器３には、係合部３０が設けられている。具体的には、半導体積層ユニット５の後端部５０２に配置された冷却管３１である端部冷却管３１ａには、係合部３０が上下方向Ｚに２つ設けられている。係合部３０は、ケース６の後板部６３に向かって突出するように凸状に形成されている。
また、端部冷却管３１ａが当接しているケース６の後板部６３には、端部冷却管３１ａの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、ケース６の後板部６３の表面６３１を窪ませて凹状に形成されている。
また、端部冷却管３１ａが当接しているケース６の後板部６３には、端部冷却管３１ａの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、ケース６の後板部６３の表面６３１を窪ませて凹状に形成されている。
同図に示すごとく、冷却器３の係合部３０とケース６の被係合部６０とは、互いに係合している。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（横方向Ｙ、上下方向Ｚ等を含む直交方向）の位置決めがされている。
具体的には、係合部３０は、被係合部６０内に挿入された状態において、被係合部６０の内側面６０１によって上記直交方向への移動が規制される。これにより、係合部３０が設けられた冷却器３を含む半導体積層ユニット５は、上記直交方向への移動が規制され、その直交方向の位置決めがされている。
なお、積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）とは、積層方向Ｘに直交する平面に平行な方向のことである。
具体的には、係合部３０は、被係合部６０内に挿入された状態において、被係合部６０の内側面６０１によって上記直交方向への移動が規制される。これにより、係合部３０が設けられた冷却器３を含む半導体積層ユニット５は、上記直交方向への移動が規制され、その直交方向の位置決めがされている。
なお、積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）とは、積層方向Ｘに直交する平面に平行な方向のことである。
次に、本例の電力変換装置１における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、冷却器３には、ケース６内の被係合部６０に係合する係合部３０が設けられている。そして、冷却器３の係合部３０とケース６内の被係合部６０との係合により、冷却器３を含む半導体積層ユニット５における少なくとも積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされるよう構成されている。そのため、半導体積層ユニット５は、上記直交方向への移動が規制される。これにより、振動等による半導体積層ユニット５の上記直交方向への滑り、位置ずれ等を抑制することができ、耐振性を向上させることができる。
本例の電力変換装置１において、冷却器３には、ケース６内の被係合部６０に係合する係合部３０が設けられている。そして、冷却器３の係合部３０とケース６内の被係合部６０との係合により、冷却器３を含む半導体積層ユニット５における少なくとも積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされるよう構成されている。そのため、半導体積層ユニット５は、上記直交方向への移動が規制される。これにより、振動等による半導体積層ユニット５の上記直交方向への滑り、位置ずれ等を抑制することができ、耐振性を向上させることができる。
また、電力変換装置１は、冷却器３の係合部３０をケース６内の被係合部６０に係合させることにより、半導体積層ユニット５の上記直交方向の位置決めがされる。そのため、半導体積層ユニット５を組み付ける際に、係合部３０を被係合部６０に係合させるだけで、ケース６内における半導体積層ユニット５の上記直交方向の位置決めを容易に行うことができる。これにより、半導体積層ユニット５の組み付けを精度良く行うことができる。
また、本例では、半導体積層ユニット５の積層方向Ｘの一方の端部（後端部）５０２に配置された冷却管３１である端部冷却管３１ａには、係合部３０が設けられている。そのため、係合部３０をケース６内の被係合部６０に係合させることが容易となる。また、冷却器３に係合部３０を容易に設けることができるという効果もある。
また、端部冷却管３１ａは、ケース６の一部（後板部６３）に当接しており、端部冷却管３１ａとケース６との当接部分には、互いに係合する凸状に形成された係合部３０と凹状に形成された被係合部６０とがそれぞれ設けられている。そのため、係合部３０を被係合部６０に係合させることがより一層容易となる。また、両者の係合により、半導体積層ユニット５の滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができるという本例の効果を十分に発揮することができる。
また、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘの一方の端部（前端部）５０１には、半導体積層ユニット５を積層方向Ｘに加圧する加圧部材７が配設されている。また、加圧部材７は、半導体積層ユニット５の一方の端部（前端部）５０１に当接する当接プレート７１と、当接プレート７１を半導体積層ユニット５に向かって押圧するバネ部材７２とからなる。そして、半導体積層ユニット５に対してバネ部材７２の押圧力が当接プレート７１を介して作用し、半導体積層ユニット５を積層方向Ｘに保持している。そのため、係合部３０と被係合部６０との係合によって半導体積層ユニット５の上記直交方向の位置決めをすることができ、加圧部材７によって半導体積層ユニット５を積層方向Ｘに保持することができる。これにより、半導体積層ユニット５の滑り、位置ずれ等をより一層抑制することができ、耐振性をさらに向上させることができる。
また、半導体積層ユニット５は、冷媒導入管４１及び冷媒排出管４２を介する固定部材４３による保持と、冷却器３の係合部３０とケース６の被係合部６０との係合とによって、ケース６に対して上記直交方向に位置決め固定されている。すなわち、半導体積層ユニット５を保持・固定する固定部材４３と係合部３０及び被係合部６０とは、半導体積層ユニット５の積層方向Ｘの両端部５０１、５０２に設けられている。そのため、半導体積層ユニット５を効果的に保持・固定することができ、上述した効果をより一層発揮することができる。
このように、本例によれば、半導体積層ユニット５の滑り、位置ずれ等を抑制し、耐振性を向上させることができると共に、半導体積層ユニット５の組み付けを精度良く行うことができる電力変換装置１を提供することができる。
なお、本例では、図１、図２に示すごとく、冷却器３の端部冷却管３１ａとケース６の後板部６３とに、互いに係合する凸状に形成された係合部３０と凹状に形成された被係合部６０とをそれぞれ設けたが、これとは逆に、図３に示すごとく、冷却器３の端部冷却管３１ａとケース６の後板部６３とに、互いに係合する凹状に形成された係合部３０と凸状に形成された被係合部６０とをそれぞれ設ける構成とすることもできる。
（参考例１）
本例は、図４、図５に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の前端部５０１に配置された端部冷却管３１ｂに、係合部３０が上下方向Ｚに２つ設けられている。係合部３０は、ケース６内に配設された当接プレート７１に向かって突出するように凸状に形成されている。
本例は、図４、図５に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の前端部５０１に配置された端部冷却管３１ｂに、係合部３０が上下方向Ｚに２つ設けられている。係合部３０は、ケース６内に配設された当接プレート７１に向かって突出するように凸状に形成されている。
また、端部冷却管３１ｂが当接している当接プレート７１には、端部冷却管３１ｂの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、当接プレート７１における端部冷却管３１ｂが当接する当接面７１１を窪ませて凹状に形成されている。
そして、端部冷却管３１ｂの係合部３０とケース６内における当接プレート７１の被係合部６０とは、互いに係合している。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされている。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
（実施例２）
本例は、図６、図７に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の形状及び配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の後端部５０２に配置された端部冷却管３１ａの両端部３１１ａ、３１２ａには、端部冷却管３１ａから積層方向Ｘに直交する方向であって横方向Ｙに突出すると共に積層方向Ｘに屈曲した係合部３０がそれぞれ設けられている。
本例は、図６、図７に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の形状及び配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の後端部５０２に配置された端部冷却管３１ａの両端部３１１ａ、３１２ａには、端部冷却管３１ａから積層方向Ｘに直交する方向であって横方向Ｙに突出すると共に積層方向Ｘに屈曲した係合部３０がそれぞれ設けられている。
また、端部冷却管３１ａが当接しているケース６の後板部６３には、端部冷却管３１ａの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、ケース６の後板部６３の表面６３１を窪ませて凹状に形成されている。
そして、端部冷却管３１ａの係合部３０とケース６の後板部６３の被係合部６０とは、互いに係合している。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされている。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
（参考例２）
本例は、図８〜１０に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の形状及び配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、各冷却管３１には、各冷却管３１から積層方向Ｘに直交する方向であって上下方向Ｚに突出する一対の係合部３０が設けられている。係合部３０は、先端部分を積層方向Ｘに屈曲した屈曲部３０１を有する。
本例は、図８〜１０に示すごとく、係合部３０及び被係合部６０の形状及び配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、各冷却管３１には、各冷却管３１から積層方向Ｘに直交する方向であって上下方向Ｚに突出する一対の係合部３０が設けられている。係合部３０は、先端部分を積層方向Ｘに屈曲した屈曲部３０１を有する。
また、ケース６の底板部６１及び天板部６５には、各係合部３０に対応する位置に凹状に形成された被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、ケース６の底板部６１及び天板部６５において、それぞれ積層方向Ｘに連続的に形成された一対の被係合溝部６０ａによって構成されている。
そして、各冷却管３１の係合部３０とケース６の底板部６１の被係合部６０とは、互いに係合している。具体的には、複数の係合部３０は、屈曲部３０１を被係合溝部６０ａに係合させている。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされている。
その他は、実施例１と同様の構成である。
その他は、実施例１と同様の構成である。
本例の場合には、係合部３０の屈曲部３０１を被係合部６０に係合させることにより、係合部３０が被係合部６０に対して先端面ではなく、屈曲部３０１の側面で接触することになる。そのため、係合部３０と被係合部６０との接触による削りカスの発生を抑制することができる。
また、複数の係合部３０を被係合部６０である被係合溝部６０ａに容易に係合させることができる。また、このような構成とすることにより、半導体積層ユニット５の積層方向Ｘへの移動を規制することなく、上記直交方向への移動を規制することができる。これにより、半導体積層ユニット５を積層方向Ｘに移動させながら組み付けることができ、半導体積層ユニット５の組み付けを容易に行うことができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
（実施例３）
本例は、図１１、１２に示すごとく、ケース６内に内部構造体６９を配設した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の後端部５０２とケース６の後板部６３との間には、内部構造体６９が配設されている。内部構造体６９は、ケース６の一部を構成する仕切部６９１と、仕切部６９１の開口部を覆う蓋部６９２と、仕切部６９１内においてリアクトル等の電子部品６９９が収容された収容部６９３とを有する。
本例は、図１１、１２に示すごとく、ケース６内に内部構造体６９を配設した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の後端部５０２とケース６の後板部６３との間には、内部構造体６９が配設されている。内部構造体６９は、ケース６の一部を構成する仕切部６９１と、仕切部６９１の開口部を覆う蓋部６９２と、仕切部６９１内においてリアクトル等の電子部品６９９が収容された収容部６９３とを有する。
また、半導体積層ユニット５の後端部５０２は、内部構造体６９の仕切部６９１に当接している。また、半導体積層ユニット５の後端部５０２に配置された端部冷却管３１ａには、係合部３０が上下方向Ｚに２つ設けられている。係合部３０は、ケース６内に配設された内部構造体６９の仕切部６９１に向かって突出するように凸状に形成されている。
また、端部冷却管３１ａが当接している内部構造体６９の仕切部６９１には、端部冷却管３１ａの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、仕切部６９１における端部冷却管３１ａが当接する当接面６９４を窪ませて凹状に形成されている。
そして、端部冷却管３１ａの係合部３０とケース６内における内部構造体６９の仕切部６９１の被係合部６０とは、互いに係合している。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされている。
その他は、実施例１と同様の構成である。
その他は、実施例１と同様の構成である。
本例の場合には、ケース６の一部を構成する仕切部６９１の当接面６９４と反対側の面６９５には、収容部６９３に収容された半導体モジュール５以外のリアクトル等の電子部品（発熱部材）６９９が配設されている。そのため、端部冷却管３１ａは、係合部３０からケース６を介してリアクトル等の電子部品（発熱部材）６９９を冷却することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
（実施例４）
本例は、図１３、１４に示すごとく、ケース６内の内部構造体６９の配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の前端部５０１とケース６の前板部６２との間には、内部構造体６９が配設されている。また、半導体積層ユニット５の後端部５０２には、加圧部材７が配設されている。
本例は、図１３、１４に示すごとく、ケース６内の内部構造体６９の配設位置を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット５の前端部５０１とケース６の前板部６２との間には、内部構造体６９が配設されている。また、半導体積層ユニット５の後端部５０２には、加圧部材７が配設されている。
また、半導体積層ユニット５の後端部５０２には、当接プレート７１が面接触した状態で配設されている。また、当接プレート７１とケース６の後板部６３との間には、バネ部材７２が配設されている。これにより、半導体積層ユニット５は、内部構造体６９の仕切部６９１と当接プレート７１との間で、バネ部材７２の付勢力によって積層方向Ｘに押圧保持されている。
また、半導体積層ユニット５の前端部５０１は、内部構造体６９の仕切部６９１に当接している。また、半導体積層ユニット５の前端部５０１に配置された端部冷却管３１ｂには、係合部３０が上下方向Ｚに２つ設けられている。係合部３０は、ケース６内に配設された内部構造体６９の仕切部６９１に向かって突出するように凸状に形成されている。
また、端部冷却管３１ｂが当接している内部構造体６９の仕切部６９１には、端部冷却管３１ｂの係合部３０に対応する位置に、被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、仕切部６９１における端部冷却管３１ｂが当接する当接面６９４を窪ませて凹状に形成されている。
そして、端部冷却管３１ｂの係合部３０とケース６内における内部構造体６９の仕切部６９１の被係合部６０とは、互いに係合している。これにより、半導体積層ユニット５における積層方向Ｘに直交する方向（直交方向）の位置決めがされている。
その他は、実施例３と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
その他は、実施例３と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
３ 冷却器
３０ 係合部
３１ 冷却管
５ 半導体積層ユニット
６ ケース
６０ 被係合部
Ｘ 積層方向
２ 半導体モジュール
３ 冷却器
３０ 係合部
３１ 冷却管
５ 半導体積層ユニット
６ ケース
６０ 被係合部
Ｘ 積層方向
Claims (4)
- 電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、該複数の半導体モジュールを両主面から冷却する複数の冷却管とを積層してなる半導体積層ユニットをケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記複数の冷却管は、互いに連結されて一つの冷却器を構成しており、
該冷却器には、上記ケース内に設けた被係合部に係合する係合部が設けられており、
上記冷却器の上記係合部と上記ケース内の上記被係合部との係合により、上記半導体積層ユニットにおける少なくとも積層方向に直交する方向の位置決めがされるよう構成されており、
上記係合部は、上記半導体積層ユニットの上記積層方向のいずれか一方の端部に配置された上記冷却管である端部冷却管に設けられており、
上記被係合部は、上記端部冷却管に対して上記積層方向に隣接配置されており、
上記半導体積層ユニットにおける、上記係合部が設けられた側と反対側の上記積層方向の端部には、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配設されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項１に記載の電力変換装置において、上記端部冷却管は、上記ケースの一部に当接しており、上記端部冷却管と上記ケースとの当接部分には、互いに係合する凹状又は凸状に形成された上記係合部と上記被係合部とがそれぞれ設けられていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１に記載の電力変換装置において、上記端部冷却管は、上記ケースの一部に当接しており、上記端部冷却管には、該端部冷却管から上記積層方向に直交する方向に突出すると共に上記積層方向に屈曲した上記係合部が設けられており、上記ケースにおける上記端部冷却管が当接する面には、凹状に形成された上記被係合部が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項２又は３に記載の電力変換装置において、上記ケースにおける上記端部冷却管が当接する面と反対側の面には、上記半導体モジュール以外の発熱部材が配設されていることを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010077456A JP5327120B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010077456A JP5327120B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011210966A JP2011210966A (ja) | 2011-10-20 |
| JP5327120B2 true JP5327120B2 (ja) | 2013-10-30 |
Family
ID=44941714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010077456A Active JP5327120B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5327120B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6686848B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2020-04-22 | トヨタ自動車株式会社 | パワーモジュール |
| EP4012759B8 (en) | 2020-12-10 | 2024-01-03 | Hitachi Energy Ltd | Power semiconductor module, power semiconductor assembly and method for producing a power semiconductor module |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101448A (ja) * | 1981-12-12 | 1983-06-16 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPH04355953A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびそれに用いられる絶縁積層体並びにその半導体装置の製造方法 |
| JP4075815B2 (ja) * | 2004-02-13 | 2008-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 積層パワーモジュールおよびその位置決め方法 |
| JP5012389B2 (ja) * | 2007-10-08 | 2012-08-29 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
| JP5024169B2 (ja) * | 2008-04-09 | 2012-09-12 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
-
2010
- 2010-03-30 JP JP2010077456A patent/JP5327120B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011210966A (ja) | 2011-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5326334B2 (ja) | パワーコントロールユニット | |
| JP5531999B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP5652370B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP6197769B2 (ja) | 電力変換装置及びその製造方法 | |
| JP5494210B2 (ja) | 電力変換装置及びその製造方法 | |
| JP2017152612A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2007173372A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP5440324B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US9502331B2 (en) | Electric power converter with a spring member | |
| JP5126136B2 (ja) | 電力変換ユニット | |
| JP5333274B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP5327120B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2012222943A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP6375905B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP6299618B2 (ja) | 電力変換装置及びその製造方法 | |
| JP5782845B2 (ja) | 電力変換装置及びその製造方法 | |
| JP6459904B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP5573398B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2010165714A (ja) | 半導体モジュールの冷却装置 | |
| JP5691775B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2012243808A (ja) | 冷却装置 | |
| JP6200716B2 (ja) | 積層構造体および積層ユニット | |
| JP2013021893A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2011250607A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2012210098A (ja) | 電力変換装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120724 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130314 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130402 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130524 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130625 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130708 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5327120 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |