JP6060747B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の電力変換装置において、押圧部材は、押圧面を半導体モジュールに当接させると共に脚部を冷却チューブに当接させている。このとき、押圧面から脚部の先端までの距離が、半導体モジュールの上面から冷却面までの距離よりも大きい場合、押圧面と半導体モジュールとの間の接触圧が低下する。これに伴い、半導体モジュールと冷却面との間における接触圧が低下し、冷却チューブによる半導体モジュールの冷却性能が低下する。
したがって、電力変換装置を構成する部品には、高い寸法精度が要求されることとなる。
上記半導体モジュールを冷却するための冷却面を有する冷却チューブと、該冷却チューブ内部に形成された冷媒流路に冷却媒体を導入又は排出する一対のパイプと、上記冷却チューブと上記一対のパイプとをそれぞれつなぐ接続部とを備えた冷却器と、
上記半導体モジュールにおける上記冷却チューブとの当接面と反対の面に当接するモジュール当接面と、上記一対のパイプと当接するパイプ当接部とを有し、上記半導体モジュールを上記冷却チューブに向かって押圧する押圧部材とを有しており、
上記一対のパイプは、上記冷却チューブの上記冷却面側に配されており、
上記接続部は、上記冷却面の法線方向において、冷却チューブと上記パイプとの間に介在していると共に、上記法線方向に圧縮変形可能に構成されており、
上記パイプ当接部が上記一対のパイプにそれぞれ当接すると共に、上記モジュール当接面が上記半導体モジュールに当接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)。
上記電力変換装置にかかる実施例について、図1〜図10を参照して説明する。
図1及び図2に示すごとく、電力変換装置1は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール11と、半導体モジュール11を冷却する冷却器2と、半導体モジュール11を冷却チューブ21に向かって押圧する押圧部材3とを有している。
図5及び図6に示すごとく、接続部25は、法線方向Zにおいて、冷却チューブ21とパイプ221、222との間に介在していると共に、法線方向Zに圧縮変形可能に構成されている。
図1及び図2に示すごとく、電力変換装置1においては、パイプ当接部32が一対のパイプ221、222にそれぞれ当接すると共に、モジュール当接面31が半導体モジュール11に当接している。
本例において、冷却面211の法線方向Zは、上下方向と同一の方向としてある。また、パイプ221、222の長手方向を前後方向X、また、法線方向Z及び前後方向Xの両方に対して直交する方向を横方向Yとする。
また、法線方向Zにおいて、半導体モジュール11を配した側を上方とし、反対側を下方とする。また、前後方向Xにおいて、パイプ221、222が突出する側を前方とし、反対側を後方として、以下説明する。
図4及び図5に示すごとく、一対のパイプ221、222は、円筒状をなしており、その軸方向が、冷却面211と平行でかつ、前後方向Xとなるように配されている。一対のパイプ221、222は、冷却チューブ21の前後方向Xにおける長さと略同一の長さを有する小径部231と、小径部231よりも直径の大きい大径部232と、小径部231と大径部232とをつなぐ、テーパ部233とを有している。
突出管部26は、冷却面211からパイプ221、222に向かって突出する大径突出管部261と、接続平面234から冷却チューブ21に向かって突出し大径突出管部261の内側に挿入配置される小径突出管部263とを有している。
接合後の突出管部26は、これらの軸方向、すなわち法線方向Zにおいて、ダイアフラム部27が塑性変形する程度の加圧力を受けても坐屈しない程度の剛性を提供する。
6つのボルト挿通穴33は、押圧部材3の外形から外側に向かって突出して形成された6つの外縁突部331に、モジュール当接面31の法線方向Zに沿って貫通形成されている。
本例において、半導体モジュール11及び冷却器2は、押圧部材3とケース4とによって固定される。ケース4は、熱伝導性に優れるアルミニウム合金によって形成されている。ケース4は、上端が開口したケース本体41と、ケース本体41における上方の開口部を覆うように配される板状のケース蓋体44とを有している。
ケース本体41内に、半導体モジュール11、冷却器2、押圧部材3及び制御回路基板5を配置した後、壁部43の上端にケース蓋体44を固定して電力変換装置1が形成される。
電力変換装置1においては、接続部25が、法線方向Zに圧縮変形可能に構成されている。そのため、押圧部材3のパイプ当接部32が一対のパイプ221、222とそれぞれ当接しても、接続部25を圧縮変形させることで、押圧部材3と冷却チューブ21との間の距離を縮めることができる。つまり、モジュール当接面31と冷却面211との距離を、一対のパイプ221、222によって阻害されることなく縮めることができる。これにより、パイプ当接部32を一対のパイプ221、222に圧接しつつ、モジュール当接面31を半導体モジュール11に十分に圧接することができる。それゆえ、半導体モジュール11を安定して固定し、半導体モジュール11の冷却性能を確保することができる。
11 半導体モジュール
2 冷却器
21 冷却チューブ
211 冷却面
212 冷媒流路
221、222 パイプ
25 接続部
3 押圧部材
31 モジュール当接面
32 パイプ当接部
Claims (7)
- スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール(11)と、
上記半導体モジュール(11)を冷却するための冷却面(211)を有する冷却チューブ(21)と、該冷却チューブ(21)内部に形成された冷媒流路(212)に冷却媒体を導入又は排出する一対のパイプ(221、222)と、上記冷却チューブ(21)と上記一対のパイプ(221、222)とをそれぞれつなぐ接続部(25)とを備えた冷却器(2)と、
上記半導体モジュール(11)における上記冷却チューブ(21)との当接面と反対の面に当接するモジュール当接面(31)と、上記一対のパイプ(221、222)と当接するパイプ当接部(32)とを有し、上記半導体モジュール(11)を上記冷却チューブ(21)に向かって押圧する押圧部材(3)とを有しており、
上記一対のパイプ(221、222)は、上記冷却チューブ(21)の上記冷却面(211)側に配されており、
上記接続部(25)は、上記冷却面(211)の法線方向(Z)において、冷却チューブ(21)と上記パイプ(221、222)との間に介在していると共に、上記法線方向(Z)に圧縮変形可能に構成されており、
上記パイプ当接部(32)が上記一対のパイプ(221、222)にそれぞれ当接すると共に、上記モジュール当接面(31)が上記半導体モジュール(11)に当接していることを特徴とする電力変換装置(1)。 - 請求項1に記載の電力変換装置(1)において、上記パイプ(221、222)の外周側面には、上記法線方向(Z)と直交する接続平面(234)が形成されており、該接続平面(234)において上記パイプ(221、222)と上記接続部(25)とがつながっていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項1又は2に記載の電力変換装置(1)において、上記押圧部材(3)を介して、上記半導体モジュール(11)の熱を上記冷却チューブ(21)へ伝達可能に構成されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項1〜3に記載の電力変換装置(1)において、上記パイプ当接部(32)は、上記パイプ(221、222)の少なくとも一部を収容する溝状凹面321を備えていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項4に記載の電力変換装置(1)において、上記溝状凹面321は、上記パイプ(221、222)の外周側面に沿うように形成されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)において、上記接続部(25)は、上記法線方向(Z)に突出する突出管部(26)と、該突出管部(26)の一端又は両端から上記法線方向(Z)と直交する方向に延びるダイアフラム部(27)とからなり、該ダイアフラム部(27)が上記法線方向(Z)に変形するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)において、上記パイプ(221、222)の内周面には、内側に向かって立設した冷却フィン(24)を備えていることを特徴とする電力変換装置(1)。
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