JP5434862B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュールを積層してなり、内部に冷媒流路を有する積層体と、発熱部品と、これらを収納する収納ケースとを備える電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device including a stacked body in which semiconductor modules are stacked and having a refrigerant flow path therein, a heat generating component, and a storage case for storing these.

例えば、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、図１３に示すごとく、複数の半導体モジュール９２を積層した積層体９６と、該積層体９６を収納する収納ケース９３とを備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。   For example, as a power conversion device that performs power conversion between DC power and AC power, as shown in FIG. 13, a stacked body 96 in which a plurality of semiconductor modules 92 are stacked, and a storage case 93 that stores the stacked body 96, (See Patent Document 1 below).

この電力変換装置９１では、半導体モジュール９２の内部に、冷媒流路９６０，９６１となる空間が予め形成されている。複数の半導体モジュール９２を積層することにより、この空間が連結して冷媒流路９６０，９６１となる。   In the power conversion device 91, spaces serving as refrigerant flow paths 960 and 961 are formed in advance inside the semiconductor module 92. By stacking a plurality of semiconductor modules 92, this space is connected to form refrigerant flow paths 960 and 961.

また、積層体９６には、一対のパイプ９１０，９１１が取り付けられている。一方のパイプ９１０から冷媒９１２を導入すると、冷媒９１２が冷媒流路９６０，９６１内を流れ、他方のパイプ９１１から導出する。これにより、半導体モジュール９２内の半導体素子９２０を冷却している。   A pair of pipes 910 and 911 are attached to the laminate 96. When the refrigerant 912 is introduced from one pipe 910, the refrigerant 912 flows through the refrigerant flow paths 960 and 961 and is led out from the other pipe 911. Thereby, the semiconductor element 920 in the semiconductor module 92 is cooled.

一方、電力変換装置９１は、リアクトルやコンデンサ、バスバー、制御回路等の発熱部品９４を備えている。これらの発熱部品９４は、収納ケース９３内に収納されている。   On the other hand, the power conversion device 91 includes a heat generating component 94 such as a reactor, a capacitor, a bus bar, and a control circuit. These heat generating components 94 are stored in a storage case 93.

特開２００６−１６５５３４号公報JP 2006-165534 A

しかしながら、従来の電力変換装置９１は、発熱部品９４を冷却する機構が設けられていないので、発熱部品９４の冷却効率が低いという問題があった。そのため、発熱量の少ない発熱部品９４を使用する必要があった。   However, since the conventional power converter 91 is not provided with a mechanism for cooling the heat generating component 94, there is a problem that the cooling efficiency of the heat generating component 94 is low. Therefore, it is necessary to use a heat generating component 94 with a small heat generation amount.

例えば発熱部品９４としてのバスバーについて着目すると、従来は発熱量を減らすために、電気抵抗が低くなるよう太いバスバーを使用する必要があった。リアクトルやコンデンサ、制御回路等の発熱部品９４も、小型化すると発熱量が増える傾向がある。そのため、大きい発熱部品９４を使用する必要があり、電力変換装置９１が大型化しやすくなるという問題があった。そのため、収納ケース内の発熱部品を冷却しやすく、小型化できる電力変換装置が望まれていた。   For example, paying attention to the bus bar as the heat generating component 94, conventionally, it has been necessary to use a thick bus bar so as to reduce the electric resistance in order to reduce the amount of heat generation. Heat generation components 94 such as reactors, capacitors, and control circuits also tend to increase in heat generation as they are reduced in size. Therefore, it is necessary to use a large heat generating component 94, and there is a problem that the power conversion device 91 is easily increased in size. Therefore, there has been a demand for a power converter that can easily cool the heat-generating component in the storage case and can be downsized.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、収納ケース内の発熱部品を冷却しやすい電力変換装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can easily cool a heat generating component in a storage case.

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールを複数個積層した積層体と、該積層体を収納する収納ケースと、該収納ケースに収納された発熱部品とを備える電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子と、該半導体素子から発生する熱を放熱する放熱板と、該放熱板の放熱面を露出させた状態で上記半導体素子及び上記放熱板を封止する封止部と、該封止部に固定され、上記放熱面の法線方向に開口する環状に形成された壁部と、該壁部と上記封止部との間に形成され上記法線方向に貫通した貫通孔とを有し、
上記積層体は、複数の上記半導体モジュールを上記法線方向に積層してなり、
上記複数の半導体モジュールの上記貫通孔が連通した貫通冷媒流路と、該貫通冷媒流路に連結すると共に上記放熱板に沿って形成された沿面冷媒流路とを上記積層体の内部に有し、
上記積層体と上記収納ケースとが熱的に接触しており、
上記法線方向における上記積層体の一方の端部に位置する上記半導体モジュールと、上記法線方向における上記積層体の他方の端部に位置する上記半導体モジュールとのうち、少なくとも一方の半導体モジュールは、上記開口を塞ぐ蓋を介して上記収納ケースに熱的に接触しており、
上記発熱部品は、上記積層体から離間して配置され、
上記発熱部品は、上記収納ケースの内壁面に直接接触していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。 The present invention is a power conversion device comprising a laminate in which a plurality of semiconductor modules containing semiconductor elements are laminated, a storage case for storing the stack, and a heat generating component stored in the storage case,
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat radiating plate that radiates heat generated from the semiconductor element, and a sealing portion that seals the semiconductor element and the heat radiating plate in a state where a heat radiating surface of the heat radiating plate is exposed. And a wall portion formed in an annular shape that is fixed to the sealing portion and opens in the normal direction of the heat radiating surface, and is formed between the wall portion and the sealing portion and penetrates in the normal direction. Having a through hole,
The laminate is formed by laminating a plurality of the semiconductor modules in the normal direction.
The laminated body includes a through refrigerant flow path in which the through holes of the plurality of semiconductor modules communicate with each other, and a creeping refrigerant flow path that is connected to the through refrigerant flow path and is formed along the heat radiating plate. ,
The laminate and the storage case are in thermal contact ,
At least one of the semiconductor modules positioned at one end of the stacked body in the normal direction and the semiconductor module positioned at the other end of the stacked body in the normal direction is , In thermal contact with the storage case through a lid that closes the opening;
The heat generating component is disposed apart from the laminate,
The heat generating component is in the power conversion device, wherein the heat generating component is in direct contact with the inner wall surface of the storage case .

本発明の作用効果について説明する。本発明の電力変換装置は、積層体と収納ケースとが熱的に接触している。そのため、積層体の内部に流れる冷媒を使って、収納ケース及び該収納ケース内の空気を冷却することができる。これにより、コンデンサやリアクトル、バスバー、制御回路等の発熱部品を効果的に冷却することが可能になる。   The function and effect of the present invention will be described. In the power conversion device of the present invention, the laminate and the storage case are in thermal contact. Therefore, the storage case and the air in the storage case can be cooled using the refrigerant flowing inside the laminate. As a result, it is possible to effectively cool the heat generating components such as the condenser, the reactor, the bus bar, and the control circuit.

また、本発明では発熱部品を効果的に冷却できるため、発熱量が多い発熱部品を用いることができる。例えば、細いバスバーや、小型のコンデンサやリアクトルは発熱量が大きいが、本発明では発熱部品の冷却効率が高いため、このような発熱部品を使用することもできる。そのため、電力変換装置を小型化できる。   Further, in the present invention, since the heat generating component can be effectively cooled, a heat generating component having a large heat generation amount can be used. For example, a thin bus bar, a small capacitor, and a reactor generate a large amount of heat, but in the present invention, since the cooling efficiency of the heat generating component is high, such a heat generating component can be used. Therefore, the power conversion device can be reduced in size.

なお、本明細書において「熱的に接触している」とは、温度が異なる複数の物体が直接接触するか、または空気よりも熱伝導率の高い物体を介して間接的に接触することにより、これら複数の物体の間で熱交換が可能な状態となっていることを意味する。   In this specification, “thermally contacting” means that a plurality of objects having different temperatures are in direct contact or indirectly through an object having a higher thermal conductivity than air. This means that heat exchange is possible between the plurality of objects.

以上のごとく、本発明によれば、収納ケース内の発熱部品を冷却しやすい電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can easily cool a heat generating component in a storage case.

実施例１における、電力変換装置の斜視図。The perspective view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、積層体の分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of a laminated body in Example 1. 実施例１における、積層体の断面図。Sectional drawing of the laminated body in Example 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、パイプ付の蓋を収納ケースに接触させた、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device which made the lid | cover with a pipe in Example 1 contact the storage case. 実施例２における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 2. FIG. 比較例１における、電力変換装置の平面図。 The top view of the power converter device in the comparative example 1. FIG. 比較例１における、パイプ接続側の半導体モジュールを収納ケースに接触させた、電力変換装置の平面図。 The top view of the power converter device which made the semiconductor module by the side of a pipe connection in the comparative example 1 contact the storage case. 比較例２における、電力変換装置の平面図。 The top view of the power converter device in the comparative example 2. FIG. 比較例３における、電力変換装置の平面図。 The top view of the power converter device in the comparative example 3. FIG. 実施例３における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 3. FIG. 実施例４における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 4. FIG. 従来例における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in a prior art example.

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記法線方向における上記積層体の一方の端部に位置する上記半導体モジュールと、上記法線方向における上記積層体の他方の端部に位置する上記半導体モジュールとのうち、少なくとも一方の半導体モジュールは、上記開口を塞ぐ蓋を介して上記収納ケースに熱的に接触している。
このようにすると、蓋を介して、半導体モジュールが収納ケースに熱的に接触しているため、上記開口から冷媒が漏洩する不具合を防止できる。 A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, at least one of the semiconductor module positioned at one end of the stacked body in the normal direction and the semiconductor module positioned at the other end of the stacked body in the normal direction. the semiconductor module, via a lid for closing the opening that are in thermal contact with the housing case.
In this case, since the semiconductor module is in thermal contact with the storage case via the lid, it is possible to prevent the refrigerant from leaking from the opening.

また、上記法線方向における上記積層体の一方の端部に位置する上記半導体モジュールと、上記法線方向における上記積層体の他方の端部に位置する上記半導体モジュールとのうち、少なくとも一方の半導体モジュールは、上記収納ケースの内壁面に接触して上記壁部の開口を上記内壁面によって塞がれていてもよい。
この場合には、収納ケースの内壁面に冷媒が直接、接触するため、収納ケースの冷却効率をより高めることができる。 In addition, at least one of the semiconductor module positioned at one end of the stacked body in the normal direction and the semiconductor module positioned at the other end of the stacked body in the normal direction The module may be in contact with the inner wall surface of the storage case, and the opening of the wall portion may be blocked by the inner wall surface .
In this case, since the refrigerant directly contacts the inner wall surface of the storage case, the cooling efficiency of the storage case can be further increased.

また、上記収納ケースは金属からなることが好ましい（請求項２）
このようにすると、金属は熱伝導率が高いため、収納ケースの冷却効率を更に高めることができる。 Further, the housing case is preferably made of metal (Claim 2)
In this case, since the metal has a high thermal conductivity, the cooling efficiency of the storage case can be further increased.

また、上記収納ケースは、ケース内側に突出するフィンを有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、フィンによって、収納ケースの内側の表面積を増やすことができる。そのため、収納ケース内の空気を冷却しやすい。それ故、収納ケース内の温度を下げ、収納ケース内の発熱部品の温度上昇を防ぐことができる。 Moreover, it is preferable that the said storage case has a fin which protrudes inside a case (Claim 3 ).
In this case, the fin can increase the inner surface area of the storage case. Therefore, it is easy to cool the air in the storage case. Therefore, the temperature in the storage case can be lowered, and the temperature rise of the heat generating components in the storage case can be prevented.

また、上記発熱部品は、上記収納ケースの内壁面に直接接触している。
このようにすると、発熱部品が収納ケースに直接接触しているため、発熱部品の冷却効率を高めることができる。 Further, the heat generating component, that has direct contact with the inner wall surface of the storage case.
In this way, since the heat generating component is in direct contact with the storage case, the cooling efficiency of the heat generating component can be increased.

また、上記積層体は弾性部材を備え、該弾性部材によって上記半導体モジュールを上記収納ケースに向けて押圧していることが好ましい（請求項４）。
このようにすると、蓋と収納ケースとが接触する場合は、弾性部材の弾性力により、これら蓋と収納ケースとを密着させることができる。そのため、収納ケース及び該収納ケース内の空気をより効果的に冷却することが可能になる。
また、半導体モジュールと収納ケースとが接触する場合は、半導体モジュールを収納ケースへ押圧できるため、半導体モジュールの開口から冷媒が漏洩する不具合を防止できる。 Further, the laminate comprises an elastic member, it is preferable that the pressed toward the housing case the semiconductor module by the elastic member (claim 4).
If it does in this way, when a lid and a storage case contact, these lids and a storage case can be stuck by elastic force of an elastic member. Therefore, the storage case and the air in the storage case can be cooled more effectively.
Moreover, when a semiconductor module and a storage case contact, since a semiconductor module can be pressed to a storage case, the malfunction which a refrigerant | coolant leaks from the opening of a semiconductor module can be prevented.

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２を複数個積層した積層体６と、該積層体６を収納する収納ケース３と、該収納ケース３に収納された発熱部品４とを備える。
図２、図３に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２０と、放熱板２１と、封止部２２と、壁部２３と、貫通孔２４とを有する。放熱板２１は、半導体素子２０から発生する熱を放熱するために設けられている。また、封止部２２は、放熱板２１の放熱面２５を露出させた状態で半導体素子２０及び放熱板２１を封止している。壁部２３は、封止部２２に固定されており、放熱面２５の法線方向Ｘに開口する環状に形成されている。貫通孔２４は、壁部２３と封止部２２との間に形成され、上記法線方向Ｘに貫通している。 Example 1
A power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of this example includes a stacked body 6 in which a plurality of semiconductor modules 2 incorporating semiconductor elements are stacked, a storage case 3 that stores the stacked body 6, and a storage case 3. And a heat generating component 4 housed therein.
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor module 2 includes a semiconductor element 20, a heat sink 21, a sealing portion 22, a wall portion 23, and a through hole 24. The heat radiating plate 21 is provided to radiate heat generated from the semiconductor element 20. Further, the sealing portion 22 seals the semiconductor element 20 and the heat radiating plate 21 with the heat radiating surface 25 of the heat radiating plate 21 exposed. The wall portion 23 is fixed to the sealing portion 22 and is formed in an annular shape that opens in the normal direction X of the heat radiating surface 25. The through hole 24 is formed between the wall portion 23 and the sealing portion 22 and penetrates in the normal direction X.

積層体６は、複数の半導体モジュール２を放熱面２５の法線方向Ｘに積層してなる。
図３に示すごとく、積層体６の内部には、貫通冷媒流路６０と沿面冷媒流路６１とが形成されている。貫通冷媒流路６０は、複数の半導体モジュール２の貫通孔２４が連通したものである。
また、沿面冷媒流路６１は、貫通冷媒流路６０に連結すると共に放熱板２１に沿って形成されている。
そして、図４に示すごとく、積層体６と収納ケース３とが熱的に接触している。
以下、詳説する。 The stacked body 6 is formed by stacking a plurality of semiconductor modules 2 in the normal direction X of the heat radiation surface 25.
As shown in FIG. 3, a through coolant channel 60 and a creeping coolant channel 61 are formed inside the laminate 6. The through coolant channel 60 is a channel in which the through holes 24 of the plurality of semiconductor modules 2 communicate.
Further, the creeping refrigerant flow path 61 is connected to the through refrigerant flow path 60 and is formed along the heat radiating plate 21.
And as shown in FIG. 4, the laminated body 6 and the storage case 3 are contacting thermally.
The details will be described below.

図３に示すごとく、個々の半導体モジュール２は、ＩＧＢＴやフリーホイールダイオード等の、複数の半導体素子２０を内蔵している。半導体モジュール２は、２枚の放熱板２１を備える。半導体素子２０は、２枚の放熱板２１の間に介在し、これらにはんだ付けされている。   As shown in FIG. 3, each semiconductor module 2 includes a plurality of semiconductor elements 20 such as IGBTs and free wheel diodes. The semiconductor module 2 includes two heat sinks 21. The semiconductor element 20 is interposed between the two heat sinks 21 and soldered thereto.

壁部２３は樹脂製であり、封止部２２と一体に形成されている。また、上述したように、半導体モジュール２は、放熱面２５の法線方向Ｘに貫通した貫通孔２４を備える。複数の半導体モジュール２を積層すると、貫通孔２４が連通して貫通冷媒流路６０になると共に、隣り合う半導体モジュール２における放熱面２５の間に沿面冷媒流路６１が形成される。   The wall portion 23 is made of resin and is formed integrally with the sealing portion 22. Further, as described above, the semiconductor module 2 includes the through hole 24 that penetrates in the normal direction X of the heat radiating surface 25. When a plurality of semiconductor modules 2 are stacked, the through holes 24 communicate with each other to form a through refrigerant flow path 60, and a creeping refrigerant flow path 61 is formed between the heat radiation surfaces 25 in the adjacent semiconductor modules 2.

また、積層体６の両端には金属製の蓋５（５ａ，５ｂ）が取り付けられている。この蓋５によって、壁部２３の開口２８を塞いでいる。２個の蓋５ａ，５ｂのうち、一方の蓋５ａには、一対のパイプ１０，１１が取り付けられている。一方のパイプ１０から冷媒１２を導入すると、冷媒１２は貫通冷媒流路６０及び沿面冷媒流路６１を流れ、他方のパイプ１１から導出する。これにより、半導体素子２０を冷却している。   In addition, metal lids 5 (5a, 5b) are attached to both ends of the laminate 6. The lid 5 closes the opening 28 of the wall portion 23. A pair of pipes 10 and 11 is attached to one of the two lids 5a and 5b. When the refrigerant 12 is introduced from one pipe 10, the refrigerant 12 flows through the through refrigerant flow path 60 and the creeping refrigerant flow path 61 and is led out from the other pipe 11. Thereby, the semiconductor element 20 is cooled.

一方、図２に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２０に導通したパワー端子２６と、制御端子２７とを備える。パワー端子２６には、直流電源の正極に接続される正極端子と、直流電源の負極に接続される負極端子と、交流負荷に接続される交流端子とがある。また、制御端子２７には、図示しない制御回路基板が接続される。制御回路基板が半導体素子２０を制御することにより、正極端子と負極端子との間に印加される直流電力を交流電力に変換し、交流端子から出力する。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the semiconductor module 2 includes a power terminal 26 that is electrically connected to the semiconductor element 20 and a control terminal 27. The power terminal 26 includes a positive electrode terminal connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode terminal connected to the negative electrode of the DC power supply, and an AC terminal connected to the AC load. A control circuit board (not shown) is connected to the control terminal 27. The control circuit board controls the semiconductor element 20 to convert the DC power applied between the positive terminal and the negative terminal into AC power and output from the AC terminal.

また、図４に示すごとく、収納ケース３には、積層体６の他に複数の発熱部品４が収納されている。本例では、発熱部品４には、リアクトル、コンデンサ、バスバー、制御回路基板等が含まれる。発熱部品４は、図４に示すごとく、収納ケース３の内壁面３１に直接、接触している。収納ケース３は、銅、アルミニウム、鉄等の、熱伝導率が高い部材で構成されている。   As shown in FIG. 4, the storage case 3 stores a plurality of heat generating components 4 in addition to the stacked body 6. In this example, the heat generating component 4 includes a reactor, a capacitor, a bus bar, a control circuit board, and the like. As shown in FIG. 4, the heat generating component 4 is in direct contact with the inner wall surface 31 of the storage case 3. The storage case 3 is made of a member having high thermal conductivity, such as copper, aluminum, or iron.

上述したように、本例では、積層体６の両端に蓋５（５ａ，５ｂ）を取り付けてある。積層体６を構成する複数の半導体モジュール２のうち、法線方向Ｘの一方の端部に位置する半導体モジュール２ａには、一対のパイプ１０，１１付きの蓋５ａが取り付けられている。発熱部品４の一部は、蓋５ａと、収納ケース３の内壁面３１との間に挟持されている。また、法線方向Ｘの他方の端部に位置する半導体モジュール２ｂには、パイプを有さない蓋５ｂが取り付けられている。
本例では、法線方向Ｘにおける積層体６の他方の端部に位置する半導体モジュール２ｂが、開口２８を塞ぐ蓋５ｂを介して収納ケース３に熱的に接触している。蓋５ｂは金属製であり、樹脂製の壁部２３よりも熱伝導率が高い。 As described above, in this example, the lids 5 (5a, 5b) are attached to both ends of the laminate 6. A lid 5 a with a pair of pipes 10, 11 is attached to the semiconductor module 2 a located at one end in the normal direction X among the plurality of semiconductor modules 2 constituting the stacked body 6. A part of the heat generating component 4 is sandwiched between the lid 5 a and the inner wall surface 31 of the storage case 3. Further, a lid 5b having no pipe is attached to the semiconductor module 2b located at the other end in the normal direction X.
In this example, the semiconductor module 2 b located at the other end of the stacked body 6 in the normal direction X is in thermal contact with the storage case 3 via the lid 5 b that closes the opening 28. The lid 5b is made of metal and has a higher thermal conductivity than the wall portion 23 made of resin.

なお、収納ケース３と熱的に接触する半導体モジュール２は、適宜変更することができる。例えば図５に示すごとく、法線方向Ｘにおける積層体６の一方の端部に位置する半導体モジュール２ａが、開口２８を塞ぐ蓋５ａを介して収納ケース３に熱的に接触するようにしてもよい。   The semiconductor module 2 that is in thermal contact with the storage case 3 can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 5, the semiconductor module 2 a located at one end of the laminated body 6 in the normal direction X may be in thermal contact with the storage case 3 through a lid 5 a that closes the opening 28. Good.

本例の作用効果について説明する。図４に示すごとく、本例の電力変換装置１は、積層体６と収納ケース３とが熱的に接触している。そのため、積層体６の内部に流れる冷媒１２を使って、収納ケース３及び該収納ケース３内の空気を冷却することができる。これにより、コンデンサやリアクトル、バスバー、制御回路等の発熱部品４を効果的に冷却することが可能になる。   The effect of this example will be described. As shown in FIG. 4, in the power conversion device 1 of this example, the laminate 6 and the storage case 3 are in thermal contact. Therefore, the storage case 3 and the air in the storage case 3 can be cooled using the refrigerant 12 flowing inside the stacked body 6. Thereby, it becomes possible to effectively cool the heat generating components 4 such as the condenser, the reactor, the bus bar, and the control circuit.

また、本例では発熱部品４を効果的に冷却できるため、発熱量が多い発熱部品４を用いることができる。例えば、細いバスバーや、小型のコンデンサやリアクトルは発熱量が大きいが、本例では発熱部品４の冷却効率が高いため、このような発熱部品４を使用することもできる。そのため、電力変換装置１を小型化できる。   In this example, since the heat generating component 4 can be effectively cooled, the heat generating component 4 having a large heat generation amount can be used. For example, a thin bus bar, a small capacitor, and a reactor generate a large amount of heat, but in this example, since the cooling efficiency of the heat generating component 4 is high, such a heat generating component 4 can also be used. Therefore, the power converter 1 can be reduced in size.

また、本例では図４に示すごとく、法線方向Ｘにおける積層体６の一方の端部に位置する半導体モジュール２ａ又は、他方の端部に位置する半導体モジュール２ｂは、開口２８を塞ぐ蓋５を介して収納ケース３に熱的に接触している。
このようにすると、蓋５を介して、半導体モジュール２が収納ケース３に熱的に接触しているため、開口２８から冷媒１２が漏洩する不具合を防止できる。 In this example, as shown in FIG. 4, the semiconductor module 2 a located at one end of the stacked body 6 in the normal direction X or the semiconductor module 2 b located at the other end is covered with a lid 5 that closes the opening 28. And is in thermal contact with the storage case 3.
In this way, the semiconductor module 2 is in thermal contact with the storage case 3 via the lid 5, and therefore, a problem that the refrigerant 12 leaks from the opening 28 can be prevented.

また、本例では、収納ケース３は金属からなる。金属は熱伝導率が高いため、収納ケース３の冷却効率を高めることができる。   In this example, the storage case 3 is made of metal. Since metal has a high thermal conductivity, the cooling efficiency of the storage case 3 can be increased.

また、本例では図４に示すごとく、発熱部品４が収納ケース３の内壁面３１に直接接触している。そのため、発熱部品４の冷却効率が高い。
なお、発熱部品４としてバスバーを収納する場合は、収納ケース３が金属製であるため、絶縁する必要が生じる。そのため、バスバーの表面を、熱伝導率の高い絶縁フィルム等で保護した状態や樹脂モールドした状態で、収納ケース３の内壁面３１に接触させる。 Further, in this example, as shown in FIG. 4, the heat generating component 4 is in direct contact with the inner wall surface 31 of the storage case 3. Therefore, the cooling efficiency of the heat generating component 4 is high.
When the bus bar is stored as the heat generating component 4, the storage case 3 is made of metal, so that it is necessary to insulate it. Therefore, the surface of the bus bar is brought into contact with the inner wall surface 31 of the storage case 3 in a state where it is protected with an insulating film having high thermal conductivity or in a resin-molded state.

以上のごとく、本例によれば、収納ケース内の発熱部品を冷却しやすい電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a power conversion device that can easily cool the heat generating components in the storage case.

（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、２個の半導体モジュール２ａ，２ｂを、収納ケース３に熱的に接触させた例である。同図に示すごとく、本例では、法線方向Ｘにおける積層体６の一方の端部に位置する半導体モジュール２ａは、開口２８を塞ぐ蓋５ａを介して収納ケース３に熱的に接触している。また、法線方向Ｘにおける積層体６の他方の端部に位置する半導体モジュール２ｂは、開口２８を塞ぐ蓋５ｂを介して収納ケース３に熱的に接触している。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 6, two semiconductor modules 2 a and 2 b are brought into thermal contact with the storage case 3. As shown in the figure, in this example, the semiconductor module 2a located at one end of the laminated body 6 in the normal direction X is in thermal contact with the storage case 3 via a lid 5a that closes the opening 28. Yes. In addition, the semiconductor module 2 b located at the other end of the stacked body 6 in the normal direction X is in thermal contact with the storage case 3 through a lid 5 b that closes the opening 28.

本例では、３個の半導体モジュール２を使って積層体６を構成してある。中央に位置する半導体モジュール２ｃと、上記半導体モジュール２ｂとの間には、ゴム等からなる弾性部材７が介在している。この弾性部材７によって、半導体モジュール２ａ〜２ｃをそれぞれ法線方向Ｘの外方に向けて押圧し、蓋５を収納ケース３に密着させている。
また、弾性部材７の内部には、一対の穴部７０が形成されている。この穴部７０が、半導体モジュール２の貫通孔２４と連通して、貫通冷媒流路６０を構成している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 In this example, the stacked body 6 is configured using three semiconductor modules 2. An elastic member 7 made of rubber or the like is interposed between the semiconductor module 2c located in the center and the semiconductor module 2b. With the elastic member 7, the semiconductor modules 2 a to 2 c are pressed outward in the normal direction X, respectively, and the lid 5 is brought into close contact with the storage case 3.
A pair of hole portions 70 are formed inside the elastic member 7. This hole portion 70 communicates with the through hole 24 of the semiconductor module 2 to form a through refrigerant flow path 60.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

本例の作用効果について説明する。本例では、２個の半導体モジュール２ａ，２ｂを収納ケース３に熱的に接触させたため、収納ケース３及び該収納ケース３内の空気をより効果的に冷却できる。これにより、発熱部品４の冷却効率を高めることが可能になる。   The effect of this example will be described. In this example, since the two semiconductor modules 2a and 2b are brought into thermal contact with the storage case 3, the storage case 3 and the air in the storage case 3 can be cooled more effectively. As a result, the cooling efficiency of the heat generating component 4 can be increased.

また、本例では、弾性部材７によって、蓋５と収納ケース３とを密着させることができる。そのため、収納ケース３及び該収納ケース３内の空気をより効果的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。 Further, in this example, the lid 5 and the storage case 3 can be brought into close contact by the elastic member 7. Therefore, the storage case 3 and the air in the storage case 3 can be cooled more effectively.
In addition, the same functions and effects as those of the first embodiment are provided.

（比較例１）
本例は、図７に示すごとく、蓋５の数を減らした例である。本例では、一対のパイプ１０，１１を有する蓋５のみを半導体モジュール２ａに取り付け、半導体モジュール２ｂには蓋５を取り付けていない。そして、収納ケース３の内壁面３１に半導体モジュール２ｂを直接、接触させて、壁部２３の開口２８を内壁面３１によって塞いでいる。本例では、積層体６の内部を流れる冷媒１２が、収納ケース３に直接、接触している。
また、本例では、蓋５と収納ケース３との間に、ばね部材８が設けられている。ばね部材８によって、積層体６を法線方向Ｘの他方側へ押圧し、開口２８から冷媒１２が漏れないようにしている。 ( Comparative Example 1 )
In this example, as shown in FIG. 7, the number of lids 5 is reduced. In this example, only the lid 5 having the pair of pipes 10 and 11 is attached to the semiconductor module 2a, and the lid 5 is not attached to the semiconductor module 2b. The semiconductor module 2 b is brought into direct contact with the inner wall surface 31 of the storage case 3, and the opening 28 of the wall portion 23 is closed with the inner wall surface 31. In this example, the refrigerant 12 flowing inside the stacked body 6 is in direct contact with the storage case 3.
In this example, a spring member 8 is provided between the lid 5 and the storage case 3. With the spring member 8, the laminated body 6 is pressed to the other side in the normal direction X so that the refrigerant 12 does not leak from the opening 28.

また、本例は、図８に示すごとく、法線方向Ｘにおける積層体６の一方の端部に位置する半導体モジュール２ａに蓋５を取り付けず、収納ケース３の内壁面３１に半導体モジュール２ａを直接、接触させて、壁部２３の開口２８を内壁面３１によって塞いでもよい。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 Further, in this example, as shown in FIG. 8, the semiconductor module 2 a is not attached to the semiconductor module 2 a located at one end of the laminated body 6 in the normal direction X, and the semiconductor module 2 a is attached to the inner wall surface 31 of the storage case 3. The opening 28 of the wall portion 23 may be closed by the inner wall surface 31 by direct contact.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

本例の作用効果について説明する。本例では、積層体６の内部を流れる冷媒１２が、収納ケース３に直接、接触するため、収納ケース３の冷却効率をより高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。 The effect of this example will be described. In this example, since the refrigerant 12 flowing inside the stacked body 6 directly contacts the storage case 3, the cooling efficiency of the storage case 3 can be further increased.
In addition, the same functions and effects as those of the first embodiment are provided.

（比較例２）
本例は、図９に示すごとく、収納ケース３の内壁面３１に２個の半導体モジュール２ａ，２ｂを直接、接触させて、開口２８を内壁面３１によって塞いだ例である。本例では、積層体６の内部を流れる冷媒１２が、収納ケース３に直接、接触している。 ( Comparative Example 2 )
In this example, as shown in FIG. 9, two semiconductor modules 2 a and 2 b are brought into direct contact with the inner wall surface 31 of the storage case 3, and the opening 28 is closed by the inner wall surface 31. In this example, the refrigerant 12 flowing inside the stacked body 6 is in direct contact with the storage case 3.

本例では、３個の半導体モジュール２を使って積層体６を構成してある。中央に位置する半導体モジュール２ｃと、半導体モジュール２ｂとの間には、ゴム等からなる弾性部材７が介在している。この弾性部材７によって、半導体モジュール２ａ〜２ｃをそれぞれ法線方向Ｘの外方に向けて押圧し、収納ケース３の内壁面３１との間に挟持することにより、開口２８から冷媒１２が漏れないようにしている。
また、弾性部材７の内部には、一対の穴部７０が形成されている。この穴部７０が、半導体モジュール２の貫通孔２４と連通して、貫通冷媒流路６０を構成している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 In this example, the stacked body 6 is configured using three semiconductor modules 2. An elastic member 7 made of rubber or the like is interposed between the semiconductor module 2c located in the center and the semiconductor module 2b. The elastic member 7 presses the semiconductor modules 2 a to 2 c outward in the normal direction X and sandwiches them between the inner wall surface 31 of the storage case 3 so that the refrigerant 12 does not leak from the opening 28. I am doing so.
A pair of hole portions 70 are formed inside the elastic member 7. This hole portion 70 communicates with the through hole 24 of the semiconductor module 2 to form a through refrigerant flow path 60.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

本例の作用効果について説明する。本例では、冷媒１２が収納ケース３に直接、接触している。また、２個の半導体モジュール２ａ，２ｂの開口２８を、収納ケース３の内壁面３１で塞いでいる。そのため、冷媒１２が収納ケース３に接触する面積が大きくなり、収納ケース３をより効率的に冷却することができる。   The effect of this example will be described. In this example, the refrigerant 12 is in direct contact with the storage case 3. Further, the openings 28 of the two semiconductor modules 2 a and 2 b are closed by the inner wall surface 31 of the storage case 3. Therefore, the area where the refrigerant 12 contacts the storage case 3 is increased, and the storage case 3 can be cooled more efficiently.

また、本例では、弾性部材７により、半導体モジュール２を収納ケース３へ押圧できるため、半導体モジュール２の開口２８から冷媒１２が漏洩する不具合を防止できる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。 Further, in this example, since the semiconductor module 2 can be pressed against the storage case 3 by the elastic member 7, it is possible to prevent the refrigerant 12 from leaking from the opening 28 of the semiconductor module 2.
In addition, the same functions and effects as those of the first embodiment are provided.

（比較例３）
本例は、収納ケース３の形状を変更した例である。本例では図１０に示すごとく、収納ケース３の内壁面３１に、ケース内側へ突出する複数のフィン３０を設けた。個々のフィン３０は、金属等の、熱伝導率が高い材料からなる。
フィン３０は、積層方向Ｘに直交する方向に対向する内壁面３１ａに形成してもよく、また、積層方向Ｘに対向する内壁面３１ｂに形成してもよい。 ( Comparative Example 3 )
In this example, the shape of the storage case 3 is changed. In this example, as shown in FIG. 10, a plurality of fins 30 protruding inward of the case are provided on the inner wall surface 31 of the storage case 3. Each fin 30 is made of a material having high thermal conductivity such as metal.
The fins 30 may be formed on the inner wall surface 31a facing in the direction orthogonal to the stacking direction X, or may be formed on the inner wall surface 31b facing the stacking direction X.

本例の収納ケース３は、例えば鋳造によって製造することができる。この場合、フィン３０と収納ケース３とを一体に形成することができる。また、収納ケース３とフィン３０を別々に製造しておき、熱伝導率の高い接着剤を使ってフィン３０を収納ケース３の内壁面３１に接着してもよい。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 The storage case 3 of this example can be manufactured by casting, for example. In this case, the fin 30 and the storage case 3 can be integrally formed. Alternatively, the storage case 3 and the fins 30 may be manufactured separately, and the fins 30 may be bonded to the inner wall surface 31 of the storage case 3 using an adhesive having high thermal conductivity.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

本例の作用効果について説明する。本例では、フィン３０によって、収納ケース３の内側の表面積を増やすことができる。そのため、収納ケース３内の空気を冷却しやすくなる。これにより、収納ケース内の発熱部品４の冷却効率を高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。 The effect of this example will be described. In this example, the fin 30 can increase the inner surface area of the storage case 3. Therefore, it becomes easy to cool the air in the storage case 3. Thereby, the cooling efficiency of the heat-emitting component 4 in a storage case can be improved.
In addition, the same functions and effects as those of the first embodiment are provided.

（実施例３）
本例は、蓋５の形状を変更した例である。本例では、図１１に示すごとく、半導体モジュール２ｂに設けた蓋５ｂの、法線方向Ｘと直交する方向の長さを、半導体モジュール２よりも大きくした。
このようにすると、収納ケース３をより効率よく冷却することができる。
その他、実施例１と同様の構成及び作用効果を備える。 (Example 3 )
In this example, the shape of the lid 5 is changed. In this example, as shown in FIG. 11, the length of the lid 5 b provided on the semiconductor module 2 b in the direction orthogonal to the normal direction X is made larger than that of the semiconductor module 2.
If it does in this way, storage case 3 can be cooled more efficiently.
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.

（実施例４）
本例は、パイプ１１の配置位置を変更した例である。図１２に示すごとく、本例では、冷媒１２を導入するためのパイプ１０を、法線方向Ｘにおける積層体６の一方の端部に設け、冷媒１２を導出するためのパイプ１１を、法線方向Ｘにおける積層体６の他方の端部に設けた。 (Example 4 )
In this example, the arrangement position of the pipe 11 is changed. As shown in FIG. 12, in this example, the pipe 10 for introducing the refrigerant 12 is provided at one end of the laminate 6 in the normal direction X, and the pipe 11 for leading out the refrigerant 12 is the normal line. It was provided at the other end of the laminate 6 in the direction X.

また、図示しないが、発熱部品４は、パワー端子２６及び制御端子２７の突出方向に配置しても良い。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 Although not shown, the heat generating component 4 may be arranged in the protruding direction of the power terminal 26 and the control terminal 27.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

本例の作用効果について説明する。
上記構成にすると、流路を流れる冷媒１２の流量バランスを安定させることができる。そのため、半導体モジュールをより効果的に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 The effect of this example will be described.
With this configuration, the flow rate balance of the refrigerant 12 flowing through the flow path can be stabilized. Therefore, the semiconductor module can be cooled more effectively.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２０ 半導体素子
２１ 放熱板
２２ 封止部
２３ 壁部
２４ 貫通孔
３ 収納ケース
４ 発熱部品
６ 積層体
６０ 貫通冷媒流路
６１ 沿面冷媒流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Semiconductor module 20 Semiconductor element 21 Heat sink 22 Sealing part 23 Wall part 24 Through-hole 3 Storage case 4 Heating component 6 Laminated body 60 Through-coolant flow path 61 Creeping refrigerant flow

Claims (4)

半導体素子を内蔵した半導体モジュールを複数個積層した積層体と、該積層体を収納する収納ケースと、該収納ケースに収納された発熱部品とを備える電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子と、該半導体素子から発生する熱を放熱する放熱板と、該放熱板の放熱面を露出させた状態で上記半導体素子及び上記放熱板を封止する封止部と、該封止部に固定され、上記放熱面の法線方向に開口する環状に形成された壁部と、該壁部と上記封止部との間に形成され上記法線方向に貫通した貫通孔とを有し、
上記積層体は、複数の上記半導体モジュールを上記法線方向に積層してなり、
上記複数の半導体モジュールの上記貫通孔が連通した貫通冷媒流路と、該貫通冷媒流路に連結すると共に上記放熱板に沿って形成された沿面冷媒流路とを上記積層体の内部に有し、
上記積層体と上記収納ケースとが熱的に接触しており、
上記法線方向における上記積層体の一方の端部に位置する上記半導体モジュールと、上記法線方向における上記積層体の他方の端部に位置する上記半導体モジュールとのうち、少なくとも一方の半導体モジュールは、上記開口を塞ぐ蓋を介して上記収納ケースに熱的に接触しており、
上記発熱部品は、上記積層体から離間して配置され、
上記発熱部品は、上記収納ケースの内壁面に直接接触していることを特徴とする電力変換装置。 A power converter comprising: a stacked body in which a plurality of semiconductor modules containing semiconductor elements are stacked; a storage case that stores the stacked body; and a heat generating component that is stored in the storage case.
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat radiating plate that radiates heat generated from the semiconductor element, and a sealing portion that seals the semiconductor element and the heat radiating plate in a state where a heat radiating surface of the heat radiating plate is exposed. And a wall portion formed in an annular shape that is fixed to the sealing portion and opens in the normal direction of the heat radiating surface, and is formed between the wall portion and the sealing portion and penetrates in the normal direction. Having a through hole,
The laminate is formed by laminating a plurality of the semiconductor modules in the normal direction.
The laminated body includes a through refrigerant flow path in which the through holes of the plurality of semiconductor modules communicate with each other, and a creeping refrigerant flow path that is connected to the through refrigerant flow path and is formed along the heat radiating plate. ,
The laminate and the storage case are in thermal contact ,
At least one of the semiconductor modules positioned at one end of the stacked body in the normal direction and the semiconductor module positioned at the other end of the stacked body in the normal direction is , In thermal contact with the storage case through a lid that closes the opening;
The heat generating component is disposed apart from the laminate,
The power conversion device , wherein the heat generating component is in direct contact with an inner wall surface of the storage case . 請求項１において、上記収納ケースは金属からなることを特徴とする電力変換装置。 Oite to claim 1, said storage case power converter which comprises a metal. 請求項１又は請求項２において、上記収納ケースは、ケース内側に突出するフィンを有することを特徴とする電力変換装置。 Oite to claim 1 or claim 2, said storage case, a power conversion apparatus characterized by having fins protruding inside the case. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記積層体は弾性部材を備え、該弾性部材によって上記半導体モジュールを上記収納ケースに向けて押圧していることを特徴とする電力変換装置。 In any one of claims 1 to 3, the laminate comprises an elastic member, a power conversion apparatus characterized by being pressed toward the semiconductor module to the storage case by the elastic member.
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