JP6589782B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを積層した電力変換装置に関する。

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、ＩＧＢＴ等の半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該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積層体を構成したものが知られている（下記特許文献１参照）。この電力変換装置では、上記半導体素子をスイッチング動作させ、これにより、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換している。

上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵した本体部と、該本体部から突出した一対の直流端子とを備える。この直流端子に、平滑用のコンデンサが電気接続している。

上記冷却管は、冷媒導入孔と、冷媒導出孔と、これらの間に形成された、冷媒の流路とを備える（図１３参照）。冷媒導入孔は、上記直流端子の突出方向と、積層体の積層方向との双方に直交する幅方向における、冷却管の一端に形成されている。また、冷媒導出孔は、上記幅方向における、冷却管の他端に形成されている。冷媒導入孔から導入された冷媒は、上記流路内を幅方向に流れ、冷媒導出孔から導出される。流路内を流れる冷媒によって、上記半導体素子を冷却している。

また、上記電力変換装置では、１個の半導体モジュールに、複数の半導体素子を封止してある。これら複数の半導体素子は、上記幅方向に配列されている。この、幅方向に配列された複数の半導体素子を、上記冷媒によって冷却している。

また、上記電力変換装置では、上記コンデンサを、冷却管の、幅方向における上記冷媒導入孔側に隣り合う位置に配置してある（図１３参照）。これにより、冷却管のうち、冷媒導入孔から導入されたばかりの温度が低い冷媒が流れる部分に、コンデンサを接近させ、コンデンサを冷却するようにしてある。

特開２０１５−２０４６８８号公報

しかしながら、上記電力変換装置では、半導体素子の冷却効率を充分に向上できない可能性があった。すなわち、上記電力変換装置では、複数の半導体素子が配列する方向に、冷媒が流れている。そのため、冷媒が流路内を流れると、まず、複数の半導体素子のうち上流側に配された半導体素子と冷媒との間で熱交換が起き、冷媒の温度が上昇する。そして、この温度が上昇した冷媒によって、下流側に配された半導体素子が冷却される。したがって、下流側に配された半導体素子を効率的に冷却しにくい。

また、上記電力変換装置では、コンデンサを、冷却管の、上記幅方向における冷媒導入孔側に隣り合う位置に配置してある。この位置にコンデンサを配置すると、上述したように、冷却管によってコンデンサを冷却することができるが、その冷却効果は必ずしも充分ではない。すなわち、冷却管は、冷媒が流れる上記幅方向に長く、上記突出方向の長さは短い。そのため、冷却管の、幅方向への投影面積は小さい。したがって、上記位置にコンデンサを配置しても、冷却管のうち冷媒導入孔から導入されたばかりの温度が低い冷媒が流れる部分に、コンデンサを広い面積にわたって接近させにくい。そのため、コンデンサを効率的に冷却しにくい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子とコンデンサの冷却効率を向上できる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、半導体素子（２１）を内蔵した複数の半導体モジュール（２）と、該半導体モジュールを冷却する冷媒（１１）が流れる複数の冷却管（３）とを積層した積層体（１０）と、
上記半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化するコンデンサ（４）とを備え、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵した本体部（２０）と、該本体部から突出し上記コンデンサに電気接続された一対の直流端子（２２）とを有し、該直流端子の突出方向と上記積層体の積層方向との双方に直交する幅方向において、複数の上記半導体素子が配列しており、
上記冷却管は、上記幅方向における、上記冷却管の一端に形成された冷媒導入孔（３１）と、上記幅方向における上記冷却管の他端に形成された冷媒導出孔（３２）と、上記冷媒導入孔と上記冷媒導出孔との間に形成され上記冷媒が流れる流路（３３）と、該流路と上記冷媒導入孔との間に設けられた導入側内壁（３４）と、該導入側内壁の、上記突出方向における上記直流端子側に形成され、上記幅方向に貫通した導入側貫通部（３４１）と、上記流路と上記冷媒導出孔との間に設けられた導出側内壁（３５）と、該導出側内壁の、上記突出方向における上記直流端子を設けた側とは反対側に形成され、上記幅方向に貫通した導出側貫通部（３５１）とを備え、
上記流路は、上記突出方向において上記半導体素子よりも上記直流端子側に形成され、上記幅方向に延びると共に、上記導入側貫通部と連なる導入部分（３３_I）と、上記突出方向において上記導入部分に隣り合う位置であって、上記積層方向から見たときに上記半導体素子と重なり合う位置に形成され、上記突出方向に上記冷媒を流すフィン（３６）が配された素子冷却部分（３３_C）と、上記突出方向において上記素子冷却部分に隣り合う位置に形成され上記導出側貫通部と連なる導出部分（３３_O）とを有し、
上記コンデンサを、上記突出方向から上記直流端子を覆う位置に配置してある、電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置の冷却管は、上記冷媒導入孔と、冷媒導出孔と、流路と、導入側内壁と、導入側貫通部と、導出側内壁と、導出側貫通部とを備える。また、流路は、上記導入部分と、素子冷却部分と、導出部分とを有する。
そのため、冷媒導入孔から導入された冷媒は、導入側貫通部と、流路の導入部分と、素子冷却部分と、導出部分とを流れ、導出側貫通部を通って、冷媒導出孔から導出される。また、流路の上記素子冷却部分には上記フィンを設けてあるため、素子冷却部分において、冷媒を上記突出方向に流すことができる。したがって、複数の半導体素子が配列する方向（すなわち幅方向）と直交する方向に、冷媒を流すことができる。そのため、一部の半導体素子が他の半導体素子に対して冷媒の上流側に配されなくなり、全ての半導体素子を、温度が低い冷媒によって冷却することができる。したがって、半導体素子の冷却効率を高めることができる。

また、上記電力変換装置では、上記流路の上記導入部分を、突出方向における直流端子側に形成してある。そして、上記コンデンサを、突出方向から直流端子を覆う位置に配置してある。
そのため、コンデンサを、上記導入部分に近づけることができる。この導入部分は、半導体素子と未だ熱交換を行っていない、温度の低い冷媒が流れる。また、導入部分は、幅方向に延出する形状に形成されている。したがって、上記位置にコンデンサを配置することにより、コンデンサを、冷却管のうち温度の低い冷媒が流れる部位（すなわち導入部分）に、広い面積に渡って接近させることができ、コンデンサを効率的に冷却することが可能になる。

以上のごとく、上記態様によれば、半導体素子とコンデンサの冷却効率を向上できる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の断面図であって、図３のI-I断面図。 図３のII-II断面図。 図１のIII-III断面図。 図１のIV-IV断面図。 実施形態１における、電力変換装置の回路図。 実施形態１における、電力変換装置の製造工程説明図。 図６に続く図。 実施形態２における、電力変換装置の断面図。 図８のIX-IX断面図。 実施形態３における、電力変換装置の断面図。 実施形態４における、電力変換装置の断面図。 実施形態５における、電力変換装置の断面図。 比較形態における、電力変換装置の断面図。変換装置の断面図。

上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。

（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。図３、図４に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを積層した積層体１０と、コンデンサ４とを備える。図２に示すごとく、半導体モジュール２には、半導体素子２１が内蔵されている。また、図１に示すごとく、冷却管３内には、半導体素子２１を冷却する冷媒１１が流れる。上記コンデンサ４は、半導体モジュール２に加わる直流電圧を平滑化するために設けられている。

図２に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２１を内蔵した本体部２０と、該本体部２０から突出しコンデンサ４に電気接続された一対の直流端子２２（２２_P，２２_N）とを有する。
直流端子２２の突出方向（Ｚ方向）と積層体１０の積層方向（Ｘ方向）との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）において、複数の半導体素子２１が配列している。

図１に示すごとく、冷却管３は、冷媒導入孔３１と、冷媒導出孔３２と、流路３３と、導入側内壁３４と、導入側貫通部３４１と、導出側内壁３５と、導出側貫通部３５１とを備える。冷媒導入孔３１は、Ｙ方向における、冷却管３の一端に形成されている。冷媒導入孔３２は、Ｙ方向における、冷却管３の他端に形成されている。これら冷媒導入管３１と冷媒導出管３２との間に、冷媒１１が流れる流路３３が形成されている。導入側内壁３４は、流路３３と冷媒導入孔３１との間に設けられている。導入側貫通部３４１は、導入側内壁３４の、Ｚ方向における直流端子２２側に形成され、Ｙ方向に貫通している。導出側内壁３５は、流路３３と冷媒導出孔３２との間に形成されている。導出側貫通部３５１は、導出側内壁３５の、Ｚ方向における直流端子２２を設けた側とは反対側に形成され、Ｙ方向に貫通している。

また、流路３３は、導入部分３３_Iと、素子冷却部分３３_Cと、導出部分３３_Oとを備える。導入部分３３_Iは、Ｚ方向において半導体素子２１よりも直流端子２２側に形成されており、Ｙ方向に延びている。また、導入部分３３_Iは、導入側貫通部３４１と連なっている。素子冷却部分３３_Cは、Ｚ方向において導入部分３３_Iと隣り合う位置であって、Ｘ方向から見たときに半導体素子２１と重なり合う位置に形成されている。素子冷却部分３３_Cには、冷媒１１をＺ方向に流すためのフィン３６が配されている。導出部分３３_Oは、Ｚ方向において素子冷却部分３３_Cと隣り合う位置に形成されており、導出側貫通部３５１と連なっている。

図１に示すごとく、コンデンサ４は、Ｚ方向から直流端子２２を覆う位置に配されている。

本形態の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図５に示すごとく、本形態では、複数の半導体モジュール２を用いて、インバータ回路１００を構成してある。１個の半導体モジュール２は、上アーム半導体素子２１_Hと下アーム半導体素子２１_Lとの、２個の半導体素子２１を内蔵している。これらの半導体素子２１_H，２１_Lをスイッチング動作させることにより、直流電源８１から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流負荷８２（三相交流モータ）を駆動している。これによって、上記車両を走行させている。

図２に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２１_H，２１_Lを内蔵した本体部２０と、該本体部２０から突出した直流端子２２と、交流端子２３と、制御端子２４とを備える。制御端子２４は、制御回路部１５に接続している。この制御回路部１５によって、半導体素子２１のスイッチング動作を制御している。

直流端子２２には、正極端子２２_Pと負極端子２２_Nとがある。これら正極端子２２_Pと負極端子２２_Nとに、直流電源８１の直流電圧が加わる。また、交流端子２３は、交流負荷８２（図５参照）に電気接続される。

正極端子２２_Pには正極バスバー６_Pが接続しており、負極端子２２_Nには負極バスバー６_Nが接続している。これらのバスバー６_P，６_Nは、コンデンサ４のコンデンサ端子４２に締結されている。コンデンサ４を用いて、直流端子２２_P，２２_Nに加わる直流電圧を平滑化している。

また、交流端子２３には交流バスバー６１が接続している。この交流バスバー６１を介して、交流端子２３を交流負荷８２に電気接続してある。交流バスバー６１には、電流を測定するための電流センサ５_Sが取り付けられている。

図３に示すごとく、本形態では、冷却管３と半導体モジュール２とを積層した積層体１０を、ケース１９に収納してある。ケース１９内には、加圧部材１６（板ばね）を配置してある。この加圧部材１６を用いて、積層体１０を、ケース１９の壁部１９１に向けて加圧している。これにより、冷却管３と半導体モジュール２との接触圧を確保すると共に、積層体１０をケース１９内に固定している。

Ｘ方向に隣り合う２つの冷却管３は、連結管１４によって連結されている。連結管１４は、Ｙ方向における、冷却管３の両端に配されている。この連結管１４と冷却管３との接続孔が、上記冷媒導入孔３１、冷媒導出孔３２等となっている。

複数の冷却管３のうち、Ｘ方向における一端に配された端部冷却管３ａには、冷媒１１を導入するための導入パイプ１２と、冷媒１１を導出するための導出パイプ１３とが接続している。冷媒１１を導入パイプ１２から導入すると、冷媒１１は、連結管１４を通り、全ての冷却管３内を流れて導出パイプ１３から導出される。

ここで、積層体１０を構成する一つの冷却管３ｂに着目する。この冷却管３ｂには、４つの連結管１４（１４ａ〜１４ｄ）が接続している。この冷却管３ｂの、Ｘ方向におけるパイプ１２，１３側に配された連結管１４ａ，１４ｂと、冷却管３ｂとの接続孔が、上記冷媒導入孔３１、冷媒導出孔３２となっている。また、Ｘ方向における反対側に配された連結管１４ｃ，１４ｄと、冷却管３ｂとの接続孔が、対向導出孔３８、対向導入孔３９となっている。連結管１４ａ内を流れた冷媒１１の一部は、冷却管３ｂの上記流路３３へ流れ、他の一部は、対向導出孔３８から導出される。また、流路３３を流れた冷媒１１と、対向導入孔３９から導入された冷媒１１とが合わさって、冷媒導出孔３２から導出される。

上述したように、図１に示すごとく、冷却管３には、導入側内壁３４、導入側貫通部３４１、導出側内壁３５、導出側貫通部３５１、流路３３を形成してある。流路３３は、上記導入部分３３_Iと、素子冷却部分３３_Cと、導出部分３３_Oとに分けられている。冷媒導入孔３１から導入された冷媒１１は、導入側貫通部３４１を通り、流路３３の導入部分３３_Iを流れる。その後、冷媒１１は流路３３の素子冷却部分３３_C、導出部分３３_Oを流れ、導出側貫通部３５１を通って、冷媒導出孔３２から導出される。

流路３３の導入部分３３_Iは、Ｘ方向において半導体素子２１と隣り合っていない。そのため、導入部分３３_Iを流れる冷媒１１は、半導体素子２１との間で熱交換が行われず、温度が低い。したがって、導入部分３３_I付近の空気の温度は低く、直流端子２２や直流バスバー６は冷却される。また、直流端子２２の近傍に配されたコンデンサ４も冷却される。

また、素子冷却部分３３_Cにはフィン３６を設けてあるため、冷媒１１は、素子冷却部分３３_C内をＺ方向に流れる。従って、２個の半導体素子２１_H，２１_Lを両方とも、温度の低い冷媒１１によって冷却することができる。そのため、半導体素子２１を効率的に冷却することができる。

また、図１に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が、冷却管３のうちＹ方向における冷媒導入孔３１側の端部３９１から導入側内壁３４までの部分（以下、導入部分Ｓ１とも記す）と重なるよう構成されている。

また、図１に示すごとく、Ｙ方向におけるコンデンサ４の冷媒導出孔３２側の端部４９は、Ｙ方向において、導出側内壁３５よりも流路３３側に位置している。すなわち、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が、冷却管３のうちＹ方向における冷媒導出孔３２側の端部３９２から導出側内壁３５までの部分（以下、導出部分Ｓ２とも記す）と重ならないよう構成されている。

また、本形態では、コンデンサ４の、Ｙ方向における冷媒導出孔３２側に隣り合う位置に、コンデンサ４よりも発熱量が少ない低発熱電子部品５を配置してある。

また、図２に示すごとく、本形態の半導体モジュール２は、本体部２０から突出し交流負荷８２（図５参照）に接続される交流端子２３を備える。この交流端子２３に接続した交流バスバー６１に、交流端子２３を流れる電流を測定するための電流センサ５_Sを取り付けてある。本形態では、この電流センサ５_Sを、上記低発熱電子部品５としてある。

また、図２に示すごとく、一対の直流端子２２_P，２２_Nと交流端子２３とは、Ｙ方向に配列している。交流端子２３は、Ｙ方向において、一対の直流端子２２_P，２２_Nよりも冷媒導出孔３２側に配されている。

次に、電力変換装置１の製造方法について説明する。電力変換装置１を製造するにあたって、先ず、半導体モジュール２と冷却管３とを積層して積層体１０（図３参照）を形成する。そして、図６に示すごとく、この積層体１０をケース１９に収納する。半導体モジュール２の制御端子２４には、制御回路部１５を接続しておく。

その後、図７に示すごとく、直流端子２２_P，２２_Nに直流バスバー６_P，６_Nを溶接し、交流端子２３に交流バスバー６１を溶接する。

その後、図１に示すごとく、コンデンサ４を、Ｚ方向から直流端子２２を覆う位置に配置する。そして、ボルト１８を用いて、コンデンサ４のコンデンサ端子４２と直流バスバー２２とを締結する。また、交流バスバー６１に電流センサ５_Sを取り付ける。そして、ケース１９にケースカバー１９９を取り付ける。以上の工程を行うことにより、電力変換装置１を製造する。

次に、本形態の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本形態の冷却管３は、冷媒導入孔３１と、冷媒導出孔３２と、流路３３と、導入側内壁３４と、導入側貫通部３４１と、導出側内壁３５と、導出側貫通部３５１とを備える。また、流路３３は、導入部分３３_Iと、素子冷却部分３３_Cと、導出部分３３_Oとを有する。
そのため、冷媒導入孔３２から導入された冷媒１１は、導入側貫通部３４１と、流路３３の導入部分３３_Iと、素子冷却部分３３_Cと、導出部分３３_Oとを流れ、導出側貫通部３５１を通って、冷媒導出孔３２から導出される。また、流路３３の素子冷却部分３３_Cにはフィン３６を設けてあるため、素子冷却部分３３_Cにおいて、冷媒１１をＺ方向に流すことができる。したがって、複数の半導体素子２１_H，２１_Lが配列する方向（Ｙ方向）と直交する方向に、冷媒１１を流すことができる。そのため、一部の半導体素子２１が他の半導体素子２１に対して冷媒１１の上流に配されなくなり、全ての半導体素子２１_H，２１_Lを、温度が低い冷媒１１によって冷却することができる。したがって、半導体素子２１の冷却効率を高めることができる。

また、本形態では、流路３３の導入部分３３_Iを、Ｚ方向における直流端子２２側に形成してある。そして、コンデンサ４を、Ｚ方向から直流端子２２を覆う位置に配置してある。
そのため、コンデンサ４を導入部分３３_Iに近づけることができる。導入部分３３_Iは、半導体素子２１と未だ熱交換を行っていない、温度の低い冷媒１１が流れる。また、導入部分３３_Iは、Ｙ方向に延出する形状に形成されている。したがって、上記位置にコンデンサ４を配置することにより、コンデンサ４を、冷却管３のうち温度の低い冷媒１１が流れる部位（すなわち導入部分３３_I）に、広い面積に渡って接近させることができ、コンデンサ４を効率的に冷却することが可能になる。

ここで仮に、図１３に示すごとく、冷却管３内の流路３３を、Ｙ方向に冷媒１１が流れるように形成したとすると、複数の半導体素子２１_H，２１_Lの配列方向に冷媒１１が流れてしまう。そのため、上流に配された半導体素子２１_Hを冷却し、温度が上昇した冷媒１１によって、下流に配された半導体素子２１_Lを冷却することになる。したがって、下流側の半導体素子２１_Lの冷却効率を向上しにくくなる。
これに対して、図１に示すごとく、本形態のように、複数の半導体素子２１_H，２１_Lの配列方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｚ方向）に冷媒１１を流せば、これら複数の半導体素子２１_H，２１_Lを全て、温度が低い冷媒１１によって冷却できる。そのため、全ての半導体素子２１を効率的に冷却できる。

また、図１３に示すごとく、コンデンサ４を、冷却管３の、Ｙ方向における冷媒導入孔３１側に隣り合う位置に配置し、冷却管３によってコンデンサ４を冷却しようとしても、冷却効率を充分に高めることができない。すなわち、冷却管３はＹ方向に長く、Ｚ方向の長さは短い。そのため、上記位置にコンデンサ４を配置しても、冷却管３のうち、冷媒導入孔３１から導入されたばかりの、温度が低い冷媒１１が流れる部分３９９に、コンデンサ４を広い面積にわたって接近させにくい。したがって、コンデンサ４の冷却効率を高めにくい。
これに対して、図１に示すごとく、冷却管３内の、Ｚ方向における直流端子２２側に、Ｙ方向へ延びる導入部分３３_Iを形成し、コンデンサ４を、Ｚ方向において直流端子２２を覆う位置に配置すれば、コンデンサ４を、冷却管３のうち温度が低い冷媒１１が流れる部分（すなわち導入部分３３_I）に、広い面積にわたって接近させることができる。そのため、コンデンサ４を効果的に冷却することができる。

また、図１に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が、冷却管３のうちＹ方向における冷媒導入孔３１側の端部３９１から導入側内壁３４までの部分（導入部分Ｓ１）と重なるよう構成されている。
導入部分Ｓ１内には、冷媒導入孔３１から導入されたばかりの、温度が低い冷媒１１が存在する。そのため、コンデンサ４の一部と導入部分Ｓ１とがＺ方向に隣り合うようにすれば、コンデンサ４の一部を、導入部分Ｓ１を用いて効率的に冷却することができる。

また、図１に示すごとく、本形態では、Ｙ方向におけるコンデンサ４の冷媒導出孔３２側の端部４９が、Ｙ方向において、導出側内壁３５よりも流路３３側に位置している。すなわち、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が上記導出部分Ｓ２と重ならないよう構成されている。
冷却管３の導出部分Ｓ２は、半導体素子２１と熱交換を行って温度が上昇した冷媒１１が流れるため、この導出部分Ｓ２とコンデンサ４とをＺ方向に隣り合わせても、コンデンサ４を効率的に冷却しにくい。そのため、コンデンサ４の端部４９を、Ｙ方向において導出側内壁３５よりも流路３３側に位置させ、コンデンサ４の一部が導出部分Ｓ２の近傍に配されないようにすることにより、コンデンサ４をより効果的に冷却することが可能になる。

また、図１に示すごとく、本形態では、コンデンサ４の、Ｙ方向における冷媒導出孔３２側に隣り合う位置に、コンデンサ４よりも発熱量が少ない低発熱電子部品５を配置してある。
そのため、コンデンサ４の、Ｙ方向における冷媒導出孔３２側の空間を、低発熱部品５を配置するための空間として有効活用できる。また、低発熱電子部品５は、温度が高い冷媒１１が流れる部分（導出部分Ｓ２）の近傍に配されることになるが、低発熱電子部品５は発熱量が少ないため、この位置に配置しても、低発熱電子部品５の温度が上昇しすぎる問題は生じにくい。

また、本形態の電力変換装置１は、交流端子２３に流れる電流を測定する電流センサ５_Sを備える。この電流センサ５_Sを、上記低発熱電子部品５としてある。
電流センサ５_Sは、発熱量が特に少ないため、温度が高くなりにくい。そのため、電流センサ５_Sは、冷却管３のうち温度が高い冷媒１１が流れる部分（導出部分Ｓ２）の近傍に配置する部品として好適である。

以上のごとく、本形態によれば、半導体素子とコンデンサの冷却効率を向上できる電力変換装置を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、コンデンサ４と半導体モジュール２との接続方法を変更した例である。図８、図９に示すごとく、コンデンサ４は、コンデンサ素子４１を内蔵したコンデンサ本体部４０と、該コンデンサ本体４０から突出したコンデンサ端子４２とを備える。コンデンサ端子４２は、コンデンサ素子４１の電極４１１，４１２に電気接続している。本形態では、コンデンサ素子４１としてフィルムコンデンサを用いている。コンデンサ端子４２は、コンデンサ本体部４０から、Ｚ方向における半導体モジュール２側に突出している。そして、直流端子２２とコンデンサ端子４２とを直接、接続してある。

本形態の作用効果について説明する。本形態では、コンデンサ端子４２を、コンデンサ本体部４０からＺ方向における直流端子２２側に突出させている。そのため、直流端子２２からコンデンサ素子４１までの、電流経路の長さを短くすることができ、この電流経路に寄生するインダクタンスを低減することができる。したがって、半導体素子２１をスイッチング動作させたときに生じるサージを低減できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、コンデンサ４の大きさを変更した例である。図１０に示すごとく、本形態では、Ｙ方向における、コンデンサ４の冷媒導入孔３１側の端部４８が、Ｙ方向において、導入側内壁３４よりも流路３３側に位置している。すなわち、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が、冷却管３の導入部分Ｓ１と重ならないよう構成されている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態４）
本形態は、コンンデンサ４の配置位置を変更した例である。図１１に示すごとく、本形態では、Ｙ方向における、コンデンサ４の冷媒導入孔３１側の端部４８が、Ｙ方向において、導入側内壁３４よりも流路３３側に位置している。また、Ｙ方向における、コンデンサ４の冷媒導出孔３２側の端部４９が、Ｙ方向において、導出側内壁３５よりも流路３３から遠い側に位置している。すなわち、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部が、冷却管３の導出部分Ｓ２と重なるよう構成されている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態５）
本形態は、コンデンサ４の大きさを変更した例である。図１２に示すごとく、本形態では、Ｙ方向におけるコンデンサ４の両端部４８，４９が、それぞれ、Ｙ方向において内壁３４，３５よりも流路３３から遠い側に位置している。すなわち、本形態の電力変換装置１は、Ｚ方向から見たときに、コンデンサ４の一部４７１が、冷却管３の導入部分Ｓ１と重なり、他の一部４７２が導出部分Ｓ２と重なるよう構成されている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２２ 直流端子
３ 冷却管
３１ 冷媒導入孔
３２ 冷媒導出孔
３３_I 導入部分
３３_C 素子冷却部分
３３_O 導出部分
４ コンデンサ

Claims (6)

1. 半導体素子（２１）を内蔵した複数の半導体モジュール（２）と、該半導体モジュールを冷却する冷媒（１１）が流れる複数の冷却管（３）とを積層した積層体（１０）と、
   上記半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化するコンデンサ（４）とを備え、
   上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵した本体部（２０）と、該本体部から突出し上記コンデンサに電気接続された一対の直流端子（２２）とを有し、該直流端子の突出方向と上記積層体の積層方向との双方に直交する幅方向において、複数の上記半導体素子が配列しており、
   上記冷却管は、上記幅方向における、上記冷却管の一端に形成された冷媒導入孔（３１）と、上記幅方向における上記冷却管の他端に形成された冷媒導出孔（３２）と、上記冷媒導入孔と上記冷媒導出孔との間に形成され上記冷媒が流れる流路（３３）と、該流路と上記冷媒導入孔との間に設けられた導入側内壁（３４）と、該導入側内壁の、上記突出方向における上記直流端子側に形成され、上記幅方向に貫通した導入側貫通部（３４１）と、上記流路と上記冷媒導出孔との間に設けられた導出側内壁（３５）と、該導出側内壁の、上記突出方向における上記直流端子を設けた側とは反対側に形成され、上記幅方向に貫通した導出側貫通部（３５１）とを備え、
   上記流路は、上記突出方向において上記半導体素子よりも上記直流端子側に形成され、上記幅方向に延びると共に、上記導入側貫通部と連なる導入部分（３３_I）と、上記突出方向において上記導入部分に隣り合う位置であって、上記積層方向から見たときに上記半導体素子と重なり合う位置に形成され、上記突出方向に上記冷媒を流すフィン（３６）が配された素子冷却部分（３３_C）と、上記突出方向において上記素子冷却部分に隣り合う位置に形成され上記導出側貫通部と連なる導出部分（３３_O）とを有し、
   上記コンデンサを、上記突出方向から上記直流端子を覆う位置に配置してある、電力変換装置（１）。
2. 上記コンデンサは、コンデンサ素子（４１）を内蔵したコンデンサ本体部（４０）と、該コンデンサ本体部から突出し上記直流端子に接続したコンデンサ端子（４２）とを備え、該コンデンサ端子は、上記コンデンサ本体部から上記突出方向における上記半導体モジュール側に突出している、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記突出方向から見たときに、上記コンデンサの一部が、上記冷却管のうち上記幅方向における上記冷媒導入孔側の端部（３９１）から上記導入側内壁までの部分である導入部分（Ｓ１）と重なっている、請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
4. 上記幅方向における上記コンデンサの上記冷媒導出孔側の端部（４９）は、上記幅方向において、上記導出側内壁よりも上記流路側に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 上記コンデンサの、上記幅方向における上記冷媒導出孔側に隣り合う位置に、上記コンデンサよりも発熱量が少ない低発熱電子部品（５）が配されている、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 上記半導体モジュールは、上記本体部から突出し交流負荷に電気接続される交流端子（２３）を備え、上記低発熱電子部品は、上記交流端子に流れる電流を測定するための電流センサ（５_S）である、請求項５に記載の電力変換装置。

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