JP5573761B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、複数の冷却管を積層した積層冷却器と、隣り合う冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールとを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter including a stacked cooler in which a plurality of cooling pipes are stacked and a plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes.
冷却媒体を流通させる複数の冷却管を積層すると共に連結してなる積層冷却器と、隣り合う上記冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールとを、筐体に収容してなる電力変換装置がある。
上記積層冷却器は、複数の冷却管を連結して構成されていることから、積層方向に直交する方向の剛性が低くなりやすい。
A power conversion device in which a plurality of cooling pipes for circulating a cooling medium are stacked and connected and a plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes are housed in a housing There is.
Since the stacked cooler is configured by connecting a plurality of cooling pipes, the rigidity in the direction orthogonal to the stacking direction tends to be low.
かかる電力変換装置が、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載された場合、電力変換装置に振動が伝わり、筐体に対して積層冷却器が振動することとなる。この振動のうち、特に積層方向に直交する方向の振動が加わったとき、積層冷却器がこの方向に振動し、場合によっては変形するおそれがある。 When such a power conversion device is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, vibration is transmitted to the power conversion device, and the stacked cooler vibrates with respect to the housing. Among these vibrations, particularly when vibrations in a direction perpendicular to the stacking direction are applied, the stacked cooler vibrates in this direction, and there is a possibility of deformation in some cases.
そこで、特許文献1においては、積層冷却器の剛性を向上させるべく、積層方向に直交する方向の3方向から積層冷却器を囲むようなガイドユニットを一対配設した電力変換装置が開示されている。
Therefore,
しかしながら、上記ガイドユニットを用いた電力変換装置においては、ガイドユニットを設ける分、装置の重量化、大型化、及び部品点数の増加を招くこととなる。
また、ガイドユニットは、積層冷却器を3方向から囲むような形状を備えているため、組み付け作業が煩雑となるおそれがある。
また、ガイドユニットと積層冷却器との間には、所定の隙間を設けているため、積層冷却器が振動したとき、積層冷却器の一部がガイドユニットと衝突するおそれがある。その結果、積層冷却器が部分的に変形して冷却性能に影響を与えるおそれがあるという問題がある。
However, in the power converter using the guide unit, the provision of the guide unit leads to an increase in the weight and size of the device and an increase in the number of parts.
Moreover, since the guide unit has a shape that surrounds the stacked cooler from three directions, the assembly work may be complicated.
In addition, since a predetermined gap is provided between the guide unit and the stacked cooler, when the stacked cooler vibrates, a part of the stacked cooler may collide with the guide unit. As a result, there is a problem that the stacked cooler may be partially deformed to affect the cooling performance.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、冷却性能に影響を与えることなく、積層冷却器の振動を抑制することができ、部品点数が少なく組立が容易な、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 provides a power conversion device that can suppress vibrations of a stacked cooler without affecting cooling performance, and can be easily assembled with a reduced number of components. It is something to try.
本発明の第1の態様は、冷却媒体を流通させる複数の冷却管を積層すると共に連結してなる積層冷却器と、
隣り合う上記冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールと、
上記積層冷却器及び上記半導体モジュールを収容する筐体とを有し、
該筐体は、上記積層冷却器における積層方向と直交する方向において該積層冷却器に対向配置されたベースプレートを有し、
上記積層冷却器は、上記ベースプレートへ向かって突出する突出部を備え、
該突出部は、上記ベースプレートの法線方向についての該ベースプレートに対する上記積層冷却器の位置を規制するよう構成してあり、
上記突出部は、上記ベースプレートに係合しており、
上記ベースプレートは、上記突出部を挿入して係合させる貫通係合孔を備え、上記突出部は、突出方向に対して直交する方向に弾性変形可能なバネ部を備え、該バネ部が上記貫通係合孔の内側面に圧接することによって上記突出部が上記ベースプレートに係合しており、
上記貫通係合孔は、上記ベースプレートの法線方向に貫通した貫通部と、該貫通部に隣接すると共に上記積層冷却器と反対側の面から窪んだ段部を形成してなり、該段部は、上記貫通部側を向いた側壁面と、上記貫通部の貫通方向を向いた底壁面とを備え、上記バネ部は、該段部の上記底壁面に面接触可能なストッパー部を有することを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
本発明の第2の態様は、冷却媒体を流通させる複数の冷却管を積層すると共に連結してなる積層冷却器と、
隣り合う上記冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールと、
上記積層冷却器及び上記半導体モジュールを収容する筐体とを有し、
該筐体は、上記積層冷却器における積層方向と直交する方向において該積層冷却器に対向配置されたベースプレートを有し、
上記積層冷却器は、上記ベースプレートへ向かって突出する突出部を備え、
該突出部は、上記ベースプレートの法線方向についての該ベースプレートに対する上記積層冷却器の位置を規制するよう構成してあり、
上記突出部は、隣り合う上記冷却管同士を連結する連結部から突出形成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8)。
A first aspect of the present invention is a laminated cooler formed by laminating and connecting a plurality of cooling pipes through which a cooling medium flows.
A plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes;
A housing for housing the stacked cooler and the semiconductor module;
The housing has a base plate disposed to face the stacked cooler in a direction orthogonal to the stack direction in the stacked cooler,
The stacked cooler includes a protrusion that protrudes toward the base plate,
The protrusion may Ri Thea configured to regulate the position of the laminated condenser for the base plate for the normal direction of the base plate,
The protrusion is engaged with the base plate,
The base plate includes a through-engagement hole into which the protruding portion is inserted and engaged, and the protruding portion includes a spring portion that is elastically deformable in a direction orthogonal to the protruding direction, and the spring portion passes through the through-hole. The protrusion is engaged with the base plate by being pressed against the inner surface of the engagement hole,
The through engagement hole is formed with a through portion penetrating in the normal direction of the base plate, and a step portion adjacent to the through portion and recessed from the surface opposite to the stacked cooler. Comprises a side wall surface facing the penetrating portion side and a bottom wall surface facing the penetrating direction of the penetrating portion, and the spring portion has a stopper portion that can come into surface contact with the bottom wall surface of the stepped portion. (1).
A second aspect of the present invention is a laminated cooler formed by laminating and connecting a plurality of cooling pipes through which a cooling medium flows.
A plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes;
A housing for housing the stacked cooler and the semiconductor module;
The housing has a base plate disposed to face the stacked cooler in a direction orthogonal to the stack direction in the stacked cooler,
The stacked cooler includes a protrusion that protrudes toward the base plate,
The protrusion is configured to regulate the position of the stacked cooler relative to the base plate with respect to the normal direction of the base plate;
The protrusion is formed in a power conversion device, wherein the protrusion is formed so as to protrude from a connecting portion that connects the adjacent cooling pipes (claim 8).
上記電力変換装置においては、上記積層冷却器が上記突出部を備えている。そして、突出部は、上記ベースプレートの法線方向についての該ベースプレートに対する上記積層冷却器の位置を規制するよう構成してある。これにより、上記積層冷却器は、上記筐体に対する上記ベースプレートの法線方向の位置が規制される。そのため、電力変換装置に振動が加わったとき、積層冷却器が筐体に対して上記法線方向に振動することを抑制することができる。 In the power conversion device, the stacked cooler includes the protrusion. And the protrusion part is comprised so that the position of the said lamination | stacking cooler with respect to this base plate about the normal line direction of the said base plate may be controlled. As a result, in the stacked cooler, the position of the base plate in the normal direction relative to the casing is restricted. Therefore, when the vibration is applied to the power conversion device, the stacked cooler can be prevented from vibrating in the normal direction with respect to the housing.
また、上記のようにベースプレートに対する積層冷却器の位置を規制する手段として、上記積層冷却器から突出した突出部を用いている。それゆえ、ベースプレートとの間の位置決めを行う部分が、積層冷却器における冷却管等から離れた部分に形成されることとなる。それゆえ、振動等の外力がベースプレートから冷却管等にかかることを抑制し、冷却性能に影響を与えることを防ぐことができる。 Further, as described above, as a means for regulating the position of the stacked cooler with respect to the base plate, a protruding portion protruding from the stacked cooler is used. Therefore, the portion for positioning with the base plate is formed in a portion away from the cooling pipe or the like in the stacked cooler. Therefore, it is possible to suppress external force such as vibration from being applied to the cooling pipe or the like from the base plate and to prevent the cooling performance from being affected.
また、上記突出部は積層冷却器から突出形成されているため、積層冷却器に対して別部材を組み付けて位置決めを行うなどの必要がない。それゆえ、電力変換装置の部品点数を低減することができると共に、組立工数を低減することができる。 Further, since the protruding portion is formed so as to protrude from the stacked cooler, there is no need for positioning by assembling another member with respect to the stacked cooler. Therefore, the number of parts of the power conversion device can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced.
以上のごとく、本発明によれば、冷却性能に影響を与えることなく、積層冷却器の振動を抑制することができ、部品点数が少なく組立が容易な、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 suppress the vibration of the stacked cooler without affecting the cooling performance, and can be easily assembled with a reduced number of components.
上記電力変換装置において、上記冷却管及び上記筺体の材質としては、例えば、熱伝導性に優れたアルミ材等の金属を用いることができる。また、上記突出部は、上記積層冷却器と一体化された部品によって構成してもよいし、積層冷却器に別部材を取り付けて構成してもよい。 In the power converter, as the material of the cooling pipe and the casing, for example, a metal such as an aluminum material having excellent thermal conductivity can be used. Further, the protruding portion may be constituted by a part integrated with the laminated cooler, or may be constituted by attaching another member to the laminated cooler.
また、上記突出部は、上記冷却管の壁部よりも剛性が低いことが好ましい(請求項15)。この場合には、上記冷却管よりも上記突出部が優先して変形するようにすることができる。これにより、振動等の外力が上記ベースプレートから上記冷却管にかかることを抑制し、上記冷却管の変形を防ぐことができる。そのため、冷却性能に影響を与えることを効果的に防ぐことができる。 Also, the projections are preferably more rigid than the lower wall portion of the cooling tube (claim 15). In this case, the protrusion can be preferentially deformed over the cooling pipe. Thereby, it can suppress that external forces, such as a vibration, apply to the said cooling pipe from the said base plate, and can prevent the deformation | transformation of the said cooling pipe. Therefore, it is possible to effectively prevent the cooling performance from being affected.
また、上記突出部は、上記積層冷却器における積層方向の複数個所に形成されていることが好ましい(請求項16)。この場合には、上記積層冷却器について、上記筐体に対する上記ベースプレートの法線方向の位置を規制しやすくできる。そのため、上記積層冷却器が上記筐体に対して上記法線方向に振動することを効果的に抑制することができる。 Also, the projections are preferably formed at a plurality of locations in the lamination direction in the laminated cooler (claim 16). In this case, it is possible to easily regulate the position of the base plate in the normal direction with respect to the casing with respect to the stacked cooler. Therefore, it is possible to effectively suppress the laminated cooler from vibrating in the normal direction with respect to the casing.
また、本発明の第1の態様において、上記突出部は、上記ベースプレートに係合している。これにより、上記ベースプレートの法線方向の双方について、上記筐体に対する上記積層冷却器の位置規制を容易に行うことができる。そのため、上記積層冷却器が、上記筐体に対して上記法線方向に振動することを効果的に抑制することができる。また、ベースプレートに平行な方向についての積層冷却器の位置規制も可能となる。 In the first aspect of the present invention, the protrusion that engaged with the above base plate. Thereby , the position restriction | limiting of the said laminated cooler with respect to the said housing | casing can be easily performed about both the normal line directions of the said baseplate. Therefore, it is possible to effectively suppress the laminated cooler from vibrating in the normal direction with respect to the casing. Further, it is possible to regulate the position of the stacked cooler in the direction parallel to the base plate.
また、上記ベースプレートは、上記突出部を挿入して係合させる貫通係合孔を備え、上記突出部は、突出方向に対して直交する方向に弾性変形可能なバネ部を備え、該バネ部が上記貫通係合孔の内側面に圧接することによって上記突出部が上記ベースプレートに係合している。これにより、上記突出部を上記ベースプレートに容易かつ安定して係合させることができる。 The base plate includes a through-engagement hole into which the protruding portion is inserted and engaged, and the protruding portion includes a spring portion that can be elastically deformed in a direction orthogonal to the protruding direction. the protruding portion by pressure contact with the inner surface of the through engagement holes is that in engagement with the base plate. Thereby , the protrusion can be easily and stably engaged with the base plate.
また、上記バネ部は、上記積層方向に直交する方向に弾性変形するよう形成されていることが好ましい(請求項2、11)。この場合には、ベースプレートに対する積層冷却器の位置が、ベースプレートの法線方向の他に、積層方向に直交する方向にも規制される。また、かかる構成をとると積層方向については、ベースプレートに対して積層冷却器の位置を規制しないようにすることができる。その結果、筐体に積層冷却器を半導体モジュールと共に組み付けた後に、積層冷却器を積層方向に圧縮したりするなどの調整を行うことが可能となる。
Moreover, it is preferable that the said spring part is formed so that it may elastically deform in the direction orthogonal to the said lamination direction (
また、上記貫通係合孔は、上記ベースプレートの法線方向に貫通した貫通部と、該貫通部に隣接すると共に上記積層冷却器と反対側の面から窪んだ段部を形成してなり、該段部は、上記貫通部側を向いた側壁面と、上記貫通部の貫通方向を向いた底壁面とを備え、上記バネ部は、該段部の上記底壁面に面接触可能なストッパー部を有する。これにより、上記バネ部のストッパー部を、上記段部の上記底壁面に面接触させることができる。そのため、上記突出部を上記ベースプレートに確実に係合させることができると共に、上記ベースプレートから上記突出部の抜けを確実に防止することもできる。そのため、大きい振動が電力変換装置に加わった場合においても、上記積層冷却器が、上記筐体に対して大きく振動することを確実に抑制することができる。 Further, the through engagement hole is formed with a through portion penetrating in the normal direction of the base plate, and a step portion adjacent to the through portion and recessed from the surface opposite to the stacked cooler, The step portion includes a side wall surface facing the penetrating portion side and a bottom wall surface facing the penetrating direction of the penetrating portion, and the spring portion includes a stopper portion that can come into surface contact with the bottom wall surface of the step portion. that Yusuke. Thereby , the stopper part of the spring part can be brought into surface contact with the bottom wall surface of the step part. Therefore, the protrusion can be reliably engaged with the base plate, and the protrusion of the protrusion from the base plate can be reliably prevented. Therefore, even when a large vibration is applied to the power conversion device, the stacked cooler can be reliably suppressed from greatly vibrating with respect to the casing.
また、上記筐体は、互いに対向配置された一対の上記ベースプレートを備え、該一対のベースプレートの間に上記積層冷却器を挟持してなり、上記突出部が上記一対のベースプレートの少なくとも一方に当接していることが好ましい(請求項12)。この場合には、上記ベースプレートの構造を簡素化しやすく、また筐体への積層冷却器の組み付けも容易にし易い。すなわち、一対の上記ベースプレートの間に上記積層冷却器を挟持する構造とすることによって、例えば、上記ベースプレートに上記突出部が係合する被係合部を形成するなどの加工が不要となる。また、これに伴い、突出部を被係合部に係合する作業が不要となるため、組付けをより容易にできる。また、上記突出部を上記ベースプレートに当接させて積層冷却器の位置規制を行うことで、上記積層冷却器の冷却管等が変形することも防ぐことができる。 The housing includes a pair of base plates arranged to face each other, the stacked cooler is sandwiched between the pair of base plates, and the projecting portion abuts at least one of the pair of base plates. (Claim 12 ). In this case, it is easy to simplify the structure of the base plate and to easily assemble the stacked cooler to the housing. That is, by adopting a structure in which the stacked cooler is sandwiched between a pair of the base plates, for example, processing such as forming an engaged portion with which the protruding portion engages with the base plate becomes unnecessary. Further, as a result, the work of engaging the protruding portion with the engaged portion becomes unnecessary, so that the assembly can be facilitated. In addition, by controlling the position of the stacked cooler by bringing the protruding portion into contact with the base plate, it is possible to prevent the cooling pipe of the stacked cooler from being deformed.
また、上記積層冷却器は、上記一対のベースプレートに向かって上記突出部をそれぞれ突出形成してなり、上記一対のベースプレートの双方に上記突出部が当接していることが好ましい(請求項13)。この場合には、上記積層冷却器が上記突出部以外の部分においてベースプレートに当接しないようにすることができるため、上記積層冷却器の冷却管等が変形することをより確実に防ぐことができる。 Further, the laminated cooler toward the pair of base plates will protrude respectively the projecting portion, it is preferable that the protruding portions in both of the pair of base plates are in contact with (claim 13). In this case, the stacked cooler can be prevented from coming into contact with the base plate at a portion other than the protruding portion, so that the cooling pipe of the stacked cooler can be more reliably prevented from being deformed. .
また、上記突出部は、上記冷却管から突出形成されていることが好ましい(請求項3)。この場合には、容易に上記突出部を形成することができる。 Further, the protruding portion is preferably formed to project from said cooling pipe (claim 3). In this case, the protrusion can be easily formed.
また、上記冷却管は、上記積層方向及び上記ベースプレートの法線方向に直交する方向の複数個所に、上記突出部を備えていることが好ましい(請求項4)。この場合には、上記積層冷却器が上記筐体に対して振動することをより効果的に抑制することができる。 Moreover, the cooling tube at a plurality of locations in a direction perpendicular to the normal direction of the stacking direction and the base plate is preferably provided with the projecting portion (claim 4). In this case, it can suppress more effectively that the said lamination | stacking cooler vibrates with respect to the said housing | casing.
また、上記突出部は、すべての上記冷却管から突出形成されていることが好ましい(請求項5)。この場合には、上記積層冷却器が上記筐体に対して振動することを、さらに効果的に抑制することができる。また、すべての冷却管の形状を同じ形状とすることも可能となるため、生産性を向上しやすくなる。 Also, the projections are preferably all of the cooling pipes are projectingly formed (claim 5). In this case, it can suppress more effectively that the said laminated cooler vibrates with respect to the said housing | casing. Moreover, since it becomes possible to make the shape of all the cooling pipes the same shape, it becomes easy to improve productivity.
また、上記突出部は、互いに隣り合わない複数の上記冷却管から突出形成されていてもよい(請求項6)。この場合には、すべての冷却管に突出部を形成する場合に比べて、材料費を低減させることができると共に、ベースプレートへの積層冷却器の組み付けを容易にすることができる。 Further, the protruding portion may be formed to protrude from a plurality of the cooling pipes that are not adjacent to each other (claim 6 ). In this case, the material cost can be reduced and the assembly of the laminated cooler to the base plate can be facilitated as compared with the case where the protruding portions are formed in all the cooling pipes.
また、本発明の第2の態様において、上記突出部は、隣り合う上記冷却管同士を連結する連結部から突出形成されている。これにより、上記ベースプレートとの間の位置決めを行う部分を冷却管とは異なる部分に形成することとなるため、冷却管の変形を確実に防止できる。その結果、積層冷却器の冷却性能への影響をより低減することができる。 In the second aspect of the present invention, the protrusion that is protruded from the connecting portion for connecting the cooling pipe adjacent. Thereby, since the part which positions between the said base plates will be formed in a different part from a cooling pipe, a deformation | transformation of a cooling pipe can be prevented reliably. As a result, the influence on the cooling performance of the stacked cooler can be further reduced.
また、上記突出部は、上記冷却管よりも上記ベースプレート側へ突出していることが好ましい(請求項14)。この場合には、例えば、平板状の一対のベースプレートの間に上記積層冷却器を挟持することができる。それゆえ、ベースプレートの構造を簡素化することができると共に、組付けをより容易にできる。 Moreover, it is preferable that the said protrusion part protrudes to the said baseplate side rather than the said cooling pipe (Claim 14 ). In this case, for example, the stacked cooler can be sandwiched between a pair of flat plate-like base plates. Therefore, the structure of the base plate can be simplified and the assembly can be facilitated.
(参考例1)
本発明の参考例にかかる、電力変換装置について、図1〜図7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、冷却媒体を流通させる複数の冷却管21を積層すると共に連結してなる積層冷却器2と、隣り合う冷却管21の間に挟持された複数の半導体モジュール3と、積層冷却器2及び半導体モジュール3を収容する筐体4とを有する。
( Reference Example 1)
A power converter according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
また、図2に示すごとく、筐体4は、積層冷却器2における積層方向(X方向)と直交する方向(Z方向)において積層冷却器2に対向配置されたベースプレート41を有する。
また、積層冷却器2は、ベースプレート41へ向かって突出する突出部22を備えている。そして、突出部22は、ベースプレート41の法線方向(Z方向)についてのベースプレート41に対する積層冷却器2の位置を規制するよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
以下において、積層冷却器2の積層方向を「X方向」、ベースプレート41の法線方向を「Z方向」、積層冷却器2の積層方向及びベースプレート41の法線方向に直交する方向を「Y方向」として説明する。
また、図3においては、半導体モジュール3を省略してある。
In the following, the stacking direction of the stacked
In FIG. 3, the
図1〜図3に示すごとく、冷却管21は、互いに反対側を向いた一対の主面を備えている。そして、該主面が積層方向(X方向)となるように複数の冷却管21が積層されて、積層冷却器2が構成されている。冷却管21は、Y方向に長尺な形状を備え、その内部を冷却媒体がY方向に流通するよう構成されている。また、冷却管21は、アルミニウム等、熱伝導性に優れた金属によってその壁部を構成している。また、冷却管21以外においても、積層冷却器2は、アルミニウム等の金属によって構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the cooling
X方向に隣り合う冷却器21同士は、Y方向の両端部付近において、連結部23によって互いに連結されている。本例において、連結部23は、一方の冷却管21と一体化された突出開口管210と他方の冷却管21と一体化された突出開口管210とを嵌合してなる。ただし、連結部23の構成は、これに限らず、例えば冷却管21とは別部材である環状部材を隣り合う冷却管21の双方に接合することによって形成することもできる(後述する実施例6参照)。
The
また、X方向の一端に配置された冷却管21におけるY方向の両端部付近には、X方向に突出するように冷媒導入管24と冷媒排出管25とが取り付けてある。これにより、冷却媒体を冷媒導入管24から積層冷却器2内に導入すると共に、冷却媒体を複数の冷却管21に循環させた後、冷媒排出管25から排出することができる。
上記のように構成された積層冷却器2における隣り合う冷却管21の間に、半導体モジュール3が挟持されている。そのため、冷却媒体が積層冷却器2内を循環する間に、冷却媒体が半導体モジュール3との間で熱交換することにより、半導体モジュール3を冷却することができる。
In addition, a
The
また、図2、図3に示すごとく、冷却管21におけるZ方向の端部からは、Z方向に突出部22が突出形成されている。突出部22は、冷却管21と一体的に形成されており、冷却管21と同じく、アルミニウム等の金属からなる。ただし、突出部22は、冷却管21の壁部よりも剛性を低くしてある。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a protruding
また、図3に示すごとく、突出部22は、積層冷却器2における積層方向(X方向)の複数個所に形成されている。本例においては、すべての冷却管21に突出部22が形成されている。また、各冷却管21は、Y方向の2個所に突出部22を備えている。
As shown in FIG. 3, the
また、図2に示すごとく、突出部22は、ベースプレート41に係合している。
ベースプレート41は、突出部22を挿入して係合させる貫通係合孔42を有している。ここで、図4に示すごとく、本例の貫通係合孔42は、ベースプレート41におけるY方向の2箇所において、X方向に長尺な長方形状に形成されている。一方の貫通係合孔42には、複数の冷却管21における一方の突出部22が係合し、他方の貫通係合孔42には、複数の冷却管21における他方の突出部22が係合する。
Further, as shown in FIG. 2, the
The
また、図2に示すごとく、突出部22は、突出方向(Z方向)及び積層方向(X方向)に対して直交する方向(Y方向)に弾性変形可能なバネ部220を備えている。そして、図7に示すごとく、バネ部220が貫通係合孔42の内側面420に圧接することによって突出部22がベースプレート41に係合している。
In addition, as shown in FIG. 2, the protruding
バネ部220は、図6に示すごとく、突出部22の突出側先端部からY方向の内側に折り返されるように形成されている。バネ部220を含めた突出部22は、板状体によって形成されており、板状体の厚み方向がY方向となるように形成されている。この板状体が上記のように厚み方向に折り返されることにより、バネ部220が形成されており、折り返された部分は湾曲している。
このように形成されたバネ部220は、ベースプレート41における貫通係合孔42に挿嵌されたとき、Y方向の両側に向かって付勢力(復元力)が作用した状態で、貫通係合孔42の内壁面420に圧接することとなる。
As shown in FIG. 6, the
When the
また、この状態において、バネ部220は、貫通係合孔42における積層冷却器2と反対側の面に開口する開口部の角部に当接することとなるため、積層冷却器2がベースプレート41に向かって引っ張られるような力が作用する。これにより、積層冷却器2に挟持された半導体モジュール3がベースプレート41に当接した状態で、積層冷却器2と半導体モジュール3とが、筐体4内に保持されることとなる。
Further, in this state, the
次に、筐体4に対する積層冷却器2の組付け手順について、図5〜図7を用いて説明する。
まず、図5、図6に示すごとく、ベースプレート41の貫通係合孔42に対して、積層冷却器2の突出部22を、上方(Z方向)から挿嵌させる。なお、図5においては、積層冷却器2の一部のみを記載しており、また、筐体4についてもベースプレート41のみを記載している。
Next, the procedure for assembling the stacked
First, as shown in FIGS. 5 and 6, the protruding
そして、図7に示すごとく、組付け後の弾性変形したバネ部220においては、貫通係合孔42の内側面420に向かう復元力が生じており、この復元力により突出部22がベースプレート41に係合した状態となる。
次いで、隣り合う冷却管21の間に、半導体モジュール3を配置する。なお、筐体4に積層冷却器2を配置する前に、積層冷却器2に半導体モジュール3を配置しておいて、積層冷却器2と共に半導体モジュール3を筐体4内に配置してもよい。
As shown in FIG. 7, in the elastically
Next, the
次いで、半導体モジュール3を配置した積層冷却器2を、積層方向(X方向)に加圧して、半導体モジュール3と冷却管21との密着力を高める。このとき、各冷却管21はベースプレート41に対して、積層方向(X方向)に移動することがあるが、突出部22が係合している貫通係合孔42がX方向に長尺に形成されているため、この移動を許容することができる。
また、組付け後の積層冷却器2は、例えば、板バネ等から構成される加圧部材(図示略)によって積層方向(X方向)に加圧され、半導体モジュール3と冷却管21との密着力が保持される。
Next, the stacked
Moreover, the
次に、本例の電力変換装置1の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1においては、積層冷却器2が突出部22を備えている。そして、突出部22は、ベースプレート41の法線方向(Z方向)についてのベースプレート41に対する積層冷却器2の位置を規制するよう構成してある。これにより、積層冷却器2は、筐体4に対するZ方向の位置が規制される。そのため、電力変換装置1に振動が加わったとき、積層冷却器2が筐体4に対してZ方向に振動することを抑制することができる。
Next, the effect of the
In the
また、上記のようにベースプレート41に対する積層冷却器2の位置を規制する手段として、積層冷却器2から突出した突出部22を用いている。それゆえ、ベースプレート41との間の位置決めを行う部分が、積層冷却器2における冷却管21等から離れた部分に形成されることとなる。それゆえ、振動等の外力がベースプレート41から冷却管21等にかかることを抑制し、冷却性能に影響を与えることを防ぐことができる。
Further, as described above, the protruding
また、突出部22は積層冷却器2から突出形成されているため、積層冷却器2に対して別部材を組み付けて位置決めを行うなどの必要がない。それゆえ、電力変換装置1の部品点数を低減することができると共に、組立工数を低減することができる。
Further, since the protruding
また、突出部22は、冷却管21の壁部よりも剛性が低い。これによって、冷却管21よりも突出部22が優先して変形するようにすることができる。これにより、振動等の外力がベースプレート41から冷却管21にかかることを抑制し、冷却管21の変形を防ぐことができる。そのため、冷却性能に影響を与えることを効果的に防ぐことができる。
Further, the protruding
また、突出部22は、積層冷却器2における積層方向(X方向)の複数個所に形成されている。これによって、積層冷却器2を、筐体4に対するZ方向の位置を規制しやすくできる。そのため、積層冷却器2が筐体4に対してZ方向に振動することを効果的に抑制することができる。
The
また、突出部22は、ベースプレート41に係合している。これによって、Z方向の双方について、筐体4に対する積層冷却器2の位置規制を容易に行うことができる。そのため、積層冷却器2が、筐体4に対してZ方向に振動することを効果的に抑制することができる。また、ベースプレート41に平行な方向についての積層冷却器2の位置規制も可能となる。
Further, the
また、ベースプレート41は、突出部22を挿入して係合させる貫通係合孔42を備え、突出部22は、突出方向に対して直交する方向に弾性変形可能なバネ部220を備え、バネ部220が貫通係合孔42の内側面に圧接することによって突出部22がベースプレート41に係合している。これによって、突出部22をベースプレート41に容易かつ安定して係合させることができる。
The
また、バネ部220は、積層方向(X方向)に直交する方向(Y方向)に弾性変形するよう形成されている。これによって、ベースプレート41に対する積層冷却器2の位置が、Z方向の他に、Y方向にも規制される。また、かかる構成をとるとX方向については、ベースプレート41に対して積層冷却器2の位置を規制しないようにすることができる。その結果、筐体4に積層冷却器2を半導体モジュール3と共に組み付けた後に、積層冷却器2をX方向に圧縮したりするなどの調整を行うことが可能となる。
Further, the
また、冷却管21は、積層方向(X方向)及びベースプレート41の法線方向(Z方向)に直交する方向(Y方向)の複数個所に、突出部22を備えている。これによって、積層冷却器2が筐体4に対して振動することをより効果的に抑制することができる。
The cooling
また、突出部22は、すべての冷却管21から突出形成されている。これによって、積層冷却器2が筐体4に対して振動することを、さらに効果的に抑制することができる。また、すべての冷却管21の形状を同じ形状とすることも可能となるため、生産性を向上しやすくなる。
Further, the protruding
以上のごとく、本例によれば、冷却性能に影響を与えることなく、積層冷却器の振動を抑制することができ、部品点数が少なく組立が容易な、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 suppress the vibration of the stacked cooler without affecting the cooling performance, and can be easily assembled with a reduced number of components.
なお、本例の電力変換装置1においては、図3に示すごとく、突出部22がすべての冷却管21に形成されているが、これに限定されるものではなく、一部の冷却管21にのみ
形成してもよい。例えば、突出部22を、互いに隣り合わない複数の冷却管21から突出形成させてもよい。この場合には、すべての冷却管21に突出部22を形成する場合に比べて、材料費を低減させることができると共に、ベースプレート41への積層冷却器2の組み付けを容易にすることができる。
また、場合によっては、突出部22を、1個の冷却管21にのみ形成しても構わない。
In addition, in the
In some cases, the
また、本例の突出部22は、冷却管21と一体的に形成されているが、例えば、突出部22を冷却管21とは別体によって形成してもよい。
また、本例の冷却管21は、Y方向の2個所に、突出部22を備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、各冷却管21における突出部22の形成箇所は3個所以上としてもよいし、1個とすることもできる。
Moreover, although the
Moreover, although the cooling
(参考例2)
本例は、図8〜図10に示すごとく、突出部22におけるバネ部220が、積層方向(X方向)に弾性変形するよう形成された例である。
本例においても、突出部22は、冷却管21から突出した板状体を屈曲して形成したものであるが、その板状体の板厚方向がX方向となるように配設してある。
( Reference Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 8 to 10, the
Also in this example, the protruding
ベースプレート41の貫通係合孔42は、図9に示すごとく、突出部22の形成数に応じて形成されている。つまり、一つの突出部22に対して一つの貫通係合孔42が、ベースプレート41の所定の位置に形成されている。
貫通係合孔42は、突出部22のバネ部220が貫通係合可能なよう、若干Y方向に長尺な長方形に形成されている。
As shown in FIG. 9, the through-
The through-
本例の電力変換装置1においても、筐体4に積層冷却器2を配置するにあたって、図10に示すごとく、ベースプレート41の貫通係合孔42に対して積層冷却器2の突出部22を上方(Z方向)から挿嵌させて組付ける。ただし、本例においては、貫通係合孔42がX方向に長尺に形成されていないため、ベースプレート41に突出部22を係合させた後に積層冷却器2と半導体モジュール3との積層体をX方向に圧縮することが困難である。それゆえ、本例の場合には、筐体4の外で、積層冷却器2と半導体モジュール3とを組み合せると共に積層方向(X方向)に圧縮した後に、これらの積層体を筐体4内に配設することとなる。
その他は、参考例1と同様である。
Also in the
Others are the same as in Reference Example 1.
本例のバネ部220は、積層方向(X方向)に平行する方向に弾性変形すると共に、ベースプレート41の貫通係合孔42の形状は、突出部22のバネ部220が、貫通係合可能に、突出部22の数に応じて形成されている。これによって、組付ける際の筺体4のベースプレート41に対する積層冷却器2の位置決めを容易にできる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
The
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例1)
本例は、図11、図12に示すごとく、貫通係合孔42に貫通部421と段部422を形成すると共に、バネ部220には、段部422に面接触可能なストッパー部221を形成した例である。
(Example 1 )
In this example, as shown in FIGS. 11 and 12, a through
上記貫通係合孔42は、図11、図12に示すごとく、ベースプレート41の法線方向(Z方向)に貫通した貫通部421と、貫通部421に隣接すると共に積層冷却器2と反対側(図11、図12における下側)の面から窪んだ段部422を形成している。段部422は、貫通部421側を向いた側壁面423と、貫通部421の貫通方向を向いた底壁面424とを備える。
As shown in FIGS. 11 and 12, the through-
また、バネ部220は、段部422の底壁面424に面接触可能なストッパー部221を有する。すなわち、バネ部220は、突出部22の突出側先端部から折り返された折返し部の先端において、突出部22の突出方向(Z方向)に直交するように屈曲して、ストッパー部221を形成している。
Further, the
図12に示すごとく、バネ部220を貫通係合孔42に嵌合させたとき、バネ部220の一部は、段部422の側壁部423の角部に当接し、ストッパー部221が底壁部424に対向配置される。ここで、ストッパー部221は、底壁部424に接触していてもよいし、隙間を介して対向していてもよい。
その他は、参考例1と同様である。
As shown in FIG. 12, when the
Others are the same as in Reference Example 1.
本例の場合には、バネ部220のストッパー部221を、段部422の底壁面424に面接触させることができる。そのため、突出部22をベースプレート41に確実に係合させることができると共に、ベースプレート41から突出部22の抜けを確実に防止することもできる。そのため、大きい振動が電力変換装置1に加わった場合においても、積層冷却器2が、筐体4に対して大きく振動することを確実に抑制することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例2)
本例は、図13に示すごとく、積層冷却器2における連結部23に突出部22を設けると共に、一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持した例である。
突出部22は、隣り合う冷却管21同士を連結する連結部23から突出形成されている。具体的には、連結部23を構成する一方の突出開口管210の一部を延長することによって、突出部22を形成している。
(Example 2 )
In this example, as shown in FIG. 13, the protruding
The protruding
筐体4は、図13に示すごとく、互いに対向配置された一対のベースプレート41を備える。具体的には、筐体4は、Z方向の一方の面が開放された略直方体形状の箱型を有するケース本体401と、ケース本体401の開放面を塞ぐように配設される蓋体402とからなる。上記一対のベースプレート41のうちの一方がケース本体401の底面部を構成するものであり、他方が蓋体402である。蓋部402は、ケース本体401に対して、ボルト等によって固定される。
As shown in FIG. 13, the
本例の電力変換装置1は、一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持してなり、突出部22が一対のベースプレート41の一方(蓋体402)に当接している。そして、積層冷却器2の冷却管21を他方のベースプレート41(ケース本体401の底面部)に当接させている。
In the
また、本例においては、突出部22は、冷却管21よりもZ方向に突出していない。そのため、突出部22に当接する側のベースプレート41(蓋体402)には、突出部22に向かって隆起した複数の凸部43が形成されている。この凸部43に突出部22が当接している。
その他は、参考例1と同様である。
Further, in this example, the protruding
Others are the same as in Reference Example 1.
本例の場合には、ベースプレート41の構造を簡素化しやすく、また筐体4への積層冷却器2の組み付けも容易にし易い。すなわち、一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持する構造とすることによって、例えば、ベースプレート41に突出部22が係合する被係合部(例えば、参考例1の図2〜図5に示した貫通係合孔42)を形成するなどの加工が不要となる。また、これに伴い、突出部22を被係合部に係合する作業が不要となるため、組付けをより容易にできる。また、突出部22をベースプレート41に当接させて積層冷却器2の位置規制を行うことで、積層冷却器2の冷却管21等が変形することも防ぐことができる。
In the case of this example, it is easy to simplify the structure of the
また、突出部22は、隣り合う冷却管21同士を連結する連結部23から突出形成されている。これによって、ベースプレート41との間の位置決めを行う部分を冷却管21とは異なる部分に形成することとなるため、冷却管21の変形を確実に防止できる。その結果、積層冷却器2の冷却性能への影響をより低減することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
Further, the protruding
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例3)
本例は、図14に示すごとく、一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持して、突出部22を一対のベースプレート41の双方に当接させた例である。
積層冷却器2は、連結管23から一対のベースプレート41に向かって突出部22をそれぞれ突出形成してなり、一対のベースプレート41の双方に突出部22が当接している。
また、本例においては、一対のベースプレート41の双方(蓋部402及びケース本体401の底面部)に、突出部22が当接可能な凸部43が形成されている。
その他は、実施例2と同様である。
(Example 3 )
In this example, as shown in FIG. 14, the stacked
The
Further, in this example,
Others are the same as in the second embodiment.
本例の場合には、積層冷却器2が突出部22以外の部分においてベースプレート41に当接しないようにすることができるため、積層冷却器2の冷却管21等が変形することをより確実に防ぐことができる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, it is possible to prevent the stacked
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図15に示すごとく、突出部22を冷却管21よりもベースプレート41側へ突出するように形成した例である。
一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持して、突出部22を一対のベースプレート41の一方(蓋体402)に当接させている。また、他方のベースプレート41(ケース本体401の底面部)には、積層冷却器2の冷却管21が当接している。
なお、突出部22をケース本体401の底面部に当接させ、冷却管21を蓋体402に当接させる構成としてもよい。
その他、実施例2と同様である。
(Example 4 )
In this example, as shown in FIG. 15, the protruding
The
The
Others are the same as in the second embodiment.
本例の場合には、平板状の一対のベースプレート41の間に積層冷却器2を挟持することができる。それゆえ、ベースプレート41の構造を簡素化することができると共に、組付けをより容易にできる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the stacked
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例5)
本例は、図16に示すごとく、突出部22を、一対のベースプレート41の双方へ向かって、冷却管21よりも突出させた例である。
これにより、連結部23から一方のベースプレート41(ケース本体401の底面部)側に突出した突出部22と、他方のベースプレート41(蓋部402)側に突出した突出部22との双方が、ベースプレート41に当接している。
その他は、実施例4と同様である。
本例によれば、上述した実施例3の作用効果と実施例4の作用効果との双方を奏することができる。
(Example 5 )
In this example, as shown in FIG. 16, the protruding
Thus, both the protruding
Others are the same as in the fourth embodiment.
According to this example, both the operational effects of the third embodiment and the operational effects of the fourth embodiment described above can be achieved.
(実施例6)
本例は、図17に示すごとく、連結部23を冷却管21とは別部材の環状部材によって構成し、該環状部材の外周面から突出部22を突出させた例である。
すなわち、連結部23は、環状部材を冷却管21に接合してなる。この連結部23の外周面から、少なくともZ方向の一方へ突出部22を突出形成してある。また、突出部22は、一方のベースプレート41(蓋部402)へ向かって、冷却管21よりも突出している。これにより、平板状の蓋部402(ベースプレート41)に突出部22が当接している。
また、積層冷却器2は、冷却管21において、他方のベースプレート41(ケース本体401の底面部)に当接している。
その他は、実施例4と同様である。
(Example 6 )
In this example, as shown in FIG. 17, the connecting
That is, the connecting
The
Others are the same as in the fourth embodiment.
本例の場合には、冷却管21とは、別部材の連結管23(環状部材)に突出部22を形成することとなるため、その加工が容易となる。
その他、実施例4と同様の作用効果を得ることができる。
In the case of this example, since the
In addition, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained.
なお、突出部22は、連結部23の全周にわたって環状に形成することもできる。この場合には、突出部22をZ方向の双方において、冷却管21よりも突出させることができる。そのため、実施例5と同様に、一対のベースプレート41に突出部22を当接させることができる。
In addition, the
本発明の電力変換装置は、上述した実施例以外にも、種々の態様をとり得る。
例えば、冷却管から突出させた突出部をベースプレートに当接させる構成とすることもできるし、連結部から突出させた突出部をベースプレートに係合させる構成とすることもできる。
The power conversion device of the present invention can take various modes other than the above-described embodiments.
For example, it is possible to adopt a configuration in which a protruding portion protruding from the cooling pipe is brought into contact with the base plate, or a protruding portion protruding from the connecting portion can be engaged with the base plate.
1 電力変換装置
2 積層冷却器
21 冷却管
22 突出部
3 半導体モジュール
4 筺体
41 ベースプレート
DESCRIPTION OF
Claims (16)
隣り合う上記冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールと、
上記積層冷却器及び上記半導体モジュールを収容する筐体とを有し、
該筐体は、上記積層冷却器における積層方向と直交する方向において該積層冷却器に対向配置されたベースプレートを有し、
上記積層冷却器は、上記ベースプレートへ向かって突出する突出部を備え、
該突出部は、上記ベースプレートの法線方向についての該ベースプレートに対する上記積層冷却器の位置を規制するよう構成してあり、
上記突出部は、上記ベースプレートに係合しており、
上記ベースプレートは、上記突出部を挿入して係合させる貫通係合孔を備え、上記突出部は、突出方向に対して直交する方向に弾性変形可能なバネ部を備え、該バネ部が上記貫通係合孔の内側面に圧接することによって上記突出部が上記ベースプレートに係合しており、
上記貫通係合孔は、上記ベースプレートの法線方向に貫通した貫通部と、該貫通部に隣接すると共に上記積層冷却器と反対側の面から窪んだ段部を形成してなり、該段部は、上記貫通部側を向いた側壁面と、上記貫通部の貫通方向を向いた底壁面とを備え、上記バネ部は、該段部の上記底壁面に面接触可能なストッパー部を有することを特徴とする電力変換装置。 A laminated cooler in which a plurality of cooling pipes for circulating a cooling medium are laminated and connected;
A plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes;
A housing for housing the stacked cooler and the semiconductor module;
The housing has a base plate disposed to face the stacked cooler in a direction orthogonal to the stack direction in the stacked cooler,
The stacked cooler includes a protrusion that protrudes toward the base plate,
The protrusion may Ri Thea configured to regulate the position of the laminated condenser for the base plate for the normal direction of the base plate,
The protrusion is engaged with the base plate,
The base plate includes a through-engagement hole into which the protruding portion is inserted and engaged, and the protruding portion includes a spring portion that is elastically deformable in a direction orthogonal to the protruding direction, and the spring portion passes through the through-hole. The protrusion is engaged with the base plate by being pressed against the inner surface of the engagement hole,
The through engagement hole is formed with a through portion penetrating in the normal direction of the base plate, and a step portion adjacent to the through portion and recessed from the surface opposite to the stacked cooler. Comprises a side wall surface facing the penetrating portion side and a bottom wall surface facing the penetrating direction of the penetrating portion, and the spring portion has a stopper portion that can come into surface contact with the bottom wall surface of the stepped portion. The power converter characterized by this.
隣り合う上記冷却管の間に挟持された複数の半導体モジュールと、
上記積層冷却器及び上記半導体モジュールを収容する筐体とを有し、
該筐体は、上記積層冷却器における積層方向と直交する方向において該積層冷却器に対向配置されたベースプレートを有し、
上記積層冷却器は、上記ベースプレートへ向かって突出する突出部を備え、
該突出部は、上記ベースプレートの法線方向についての該ベースプレートに対する上記積層冷却器の位置を規制するよう構成してあり、
上記突出部は、隣り合う上記冷却管同士を連結する連結部から突出形成されていることを特徴とする電力変換装置。 A laminated cooler in which a plurality of cooling pipes for circulating a cooling medium are laminated and connected;
A plurality of semiconductor modules sandwiched between adjacent cooling pipes;
A housing for housing the stacked cooler and the semiconductor module;
The housing has a base plate disposed to face the stacked cooler in a direction orthogonal to the stack direction in the stacked cooler,
The stacked cooler includes a protrusion that protrudes toward the base plate,
The protrusion is configured to regulate the position of the stacked cooler relative to the base plate with respect to the normal direction of the base plate;
The power converter according to claim 1, wherein the protruding portion is formed to protrude from a connecting portion that connects the adjacent cooling pipes .
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