JP6127937B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
そこで、フレームと閉塞部材とからなる組立体をケースの一部とすることによって、電力変換装置の水密性を確保しつつ小型化を図ることが考えられる。つまり、積層方向と冷却管の長手方向との双方に直交する方向(高さ方向)から蓋体によって組立体を封止することにより、ケースを構成することが考えられる。この場合、蓋体がフレーム及び閉塞部材に隙間なく当接することにより、水密性が確保される。
上記ケースは、上記半導体積層ユニットに対して積層方向の後方と前方とにそれぞれ配される後方壁部及び前方壁部と、上記後方壁部と上記前方壁部とをそれぞれの両端において連結するように設けられた一対の側方壁部とを有するケース本体と、該ケース本体における上記一対の側方壁部の並び方向と上記積層方向との双方に直交する高さ方向の少なくとも一方に開放された開放部を塞ぐ蓋体とを有し、
上記後方壁部は、上記積層方向に貫通する開口孔を有し、
該開口孔は、上記ケース本体に固定される閉塞部材によって塞がれており、
該閉塞部材と上記半導体積層ユニットとの間には、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介在しており、
上記後方壁部は、上記高さ方向における上記開口孔の全体と上記蓋体との間に介在する介在壁部を有することを特徴とする電力変換装置にある。
また、本明細書において、上記加圧部材が上記半導体積層ユニットを押圧する方向を「前方」、その反対方向を「後方」として適宜説明する。なお、「前方」、「後方」、「高さ方向」等の表現は便宜的なものであり、電力変換装置の使用時の向き等を特に限定するものではない。
上記電力変換装置1の実施例につき、図1〜図6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半導体モジュール2と半導体モジュール2を冷却する冷却器3の冷却管31とを積層してなる半導体積層ユニット11と、半導体積層ユニット11を内側に収容するケース4とを有する。ケース4は、ケース本体41と蓋体42とを有する。ケース本体41は、半導体積層ユニット11に対して積層方向Xの後方と前方とにそれぞれ配される後方壁部411及び前方壁部412と、後方壁部411と前方壁部412とをそれぞれの両端において連結するように設けられた一対の側方壁部413とを有する。蓋体42は、ケース本体41における一対の側方壁部413の並び方向Yと積層方向Xとの双方に直交する高さ方向Zの一方に開放された開放部401を塞ぐ。
半導体モジュール2は、積層方向Xの両側から冷却管31によって狭持されている。半導体モジュール2は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子やFWD(フリーホイールダイオード)等のダイオードを内蔵してなる。また、半導体モジュール2は、図2に示すごとく、高さ方向Zの一方に突出したパワー端子21と、高さ方向Zの他方に突出した制御端子22とを有する。
ケース4及び閉塞部材5は、アルミニウム、鉄等の金属又は合金からなる。
図5、図6に示すごとく、まず、冷却器3を積層方向Xからケース本体41の開口孔402を通して、ケース本体41内に配置する。このとき、冷媒導入管33及び冷媒排出管34がケース本体41の開口孔402から突出する状態で、冷却器3をケース本体41内に配置する。次に、図5に示すごとく、冷却器3における互いに隣接する冷却管31の間に、高さ方向Zの開放部401側から半導体モジュール2を配置する。次に、半導体積層ユニット11の後方に自由状態の加圧部材6を配置する。そして、加圧部材6の後方に閉塞部材5を配置する。加圧部材6も冷却器3と同様に、積層方向Xからケース本体41の開口孔402を通して、ケース本体41内に配置する。
以上により、電力変換装置1を組み立てる。
上記電力変換装置1において、ケース本体41は、前方壁部412と後方壁部411と一対の側方壁部413とからなる。それゆえ、ケース本体41の開放部401は、その全周が、一部材から構成されたケース本体41に囲まれた状態とすることができる。それゆえ、開放部401を塞ぐ蓋体42は、一部材のケース本体41のシール面410に対して全周にわたって密着させることができる。つまり、蓋体42に対するケース本体41のシール面410が部分的に高さ方向Zにずれるという不具合(後述の比較例参照)は生じ得ないため、シール面410において、蓋体42とケース本体41との間に隙間が生じることもない。その結果、蓋体42とケース本体41との密着を確保し、ケース4の水密性を確保することができる。
また、加圧部材6は、半導体積層ユニット11と閉塞部材5との間に介在されているため、閉塞部材5は、加圧部材6を半導体積層ユニット11と反対側から支承する機能と、開口孔402を塞ぐ機能とを兼ね備える。それゆえ、電力変換装置1は、部品点数を低減することができる。
本例は、図7〜図9に示すごとく、実施例1のケース本体41の代わりに、積層方向Xの後方を開放させた後方開放部902を有するフレーム91を用いた例である。すなわち、図7に示すごとく、フレーム91は、前方壁部911と、この前方壁部911の両端から後方側へ向かって延設された一対の側方壁部912とからなり、全体として略U字状に形成されている。
図8、図9に示すごとく、高さ方向Zから蓋体93によって組立体90を封止することにより、ケース94が構成されている。
その他の構成は、実施例1と同様である。なお、図7〜図9において、フレーム91、閉塞部材92、蓋体93以外の構成は省略している。
11 半導体積層ユニット
2 半導体モジュール
3 冷却器
31 冷却管
4 ケース
401 開放部
402 開口孔
41 ケース本体
411 後方壁部
412 後方壁部
413 側方壁部
42 蓋体
5 閉塞部材
6 加圧部材
X 積層方向
Z 高さ方向
Claims (8)
- 電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール(2)と該半導体モジュール(2)を冷却する冷却器(3)の冷却管(31)とを積層してなる半導体積層ユニット(11)と、該半導体積層ユニット(11)を内側に収容するケース(4)とを有する電力変換装置(1)であって、
上記ケース(4)は、上記半導体積層ユニット(11)に対して積層方向(X)の後方と前方とにそれぞれ配される後方壁部(411)及び前方壁部(412)と、上記後方壁部(411)と上記前方壁部(412)とをそれぞれの両端において連結するように設けられた一対の側方壁部(413)とを有するケース本体(41)と、該ケース本体(41)における上記一対の側方壁部(413)の並び方向と上記積層方向(X)との双方に直交する高さ方向(Z)の少なくとも一方に開放された開放部(401)を塞ぐ蓋体(42)とを有し、
上記後方壁部(411)は、上記積層方向(X)に貫通する開口孔(402)を有し、
該開口孔(402)は、上記ケース本体(41)に固定される閉塞部材(5)によって塞がれており、
該閉塞部材(5)と上記半導体積層ユニット(11)との間には、上記半導体積層ユニット(11)を上記積層方向(X)に加圧する加圧部材(6)が介在しており、
上記後方壁部(411)は、上記高さ方向(Z)における上記開口孔(402)の全体と上記蓋体(42)との間に介在する介在壁部を有することを特徴とする電力変換装置(1)。 - 上記介在壁部は、上記後方壁部(411)における上記介在壁部以外の部位と一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置(1)。
- 上記加圧部材(6)は、上記積層方向(X)から見たとき、上記開口孔(402)の外形の内側に収まる外形を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置(1)。
- 上記積層方向(X)から見たとき、上記開口孔(402)の外形は、上記冷却管(31)の外形が内側に収まる外形であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記高さ方向(Z)から見たとき、上記加圧部材(6)の少なくとも一部は、上記後方壁部(411)と重なっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記冷却器(3)は、該冷却器(3)へ冷却媒体を導入する冷媒導入管(33)と、上記冷却器(3)から冷却媒体を排出する冷媒排出管(33)とを、上記積層方向(X)へ突出形成してなり、上記冷媒導入管(33)及び上記冷媒排出管(34)は、上記半導体積層ユニット(11)から上記後方壁部(411)側に突出していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記冷媒導入管(33)及び上記冷媒排出管(34)は、上記閉塞部材(5)に設けられた2つの貫通孔(50)をそれぞれ貫通しており、各貫通孔(50)の全周にわたってそれぞれ上記閉塞部材(5)に設けられたパイプシール部材(7)に、上記冷媒導入管(33)及び上記冷媒排出管(34)が密着していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記後方壁部(411)と上記閉塞部材(5)とは、上記開口孔(402)の全周にわたって設けられた壁部シール部材(8)に密着していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置(1)。
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