JP7218828B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワー半導体モジュール及びコンデンサモジュールを備えた電力変換装置に関する。

この種の電力変換装置としては、特許文献１に記載された電力変換装置が知られている。
この電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュール、電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュール、直流入力コネクタ、交流出力コネクタ、冷却媒体が内部を循環する冷却器、収納空間を形成した筐体などを備えている。そして、筐体の収納空間に、コンデンサモジュール、直流入力コネクタ、交流出力コネクタを収納するとともに、筐体の外壁に収納空間に連通する開口部が形成されており、冷却器を接合したパワー半導体モジュールを、開口部から挿入して収納空間に配置した状態で開口部を冷却器で閉塞して固定する。
そして、冷却器の冷却室に冷却媒体を流すことで、スイッチング動作により発熱したパワー半導体モジュールを冷却している。
この特許文献１の電力変換装置は、開口部を閉塞して固定される冷却器を筐体の一部として使用しているので、製造コストの低減を図ることができる。

特開２０１７－６０２９１号公報

ところで、特許文献１の電力変換装置は、電圧および電流を平滑化する際のコンデンサモジュールの発熱も大きく、コンデンサモジュールを筐体の内壁に接触させることで熱が筐体に伝えられるとともに、開口部を閉塞する冷却器が筐体を冷却することで、コンデンサモジュールの冷却が行われている。
しかし、コンデンサモジュールの冷却を冷却器が筐体を介して行う構造では、電力変換の際の冷却効率が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、コンデンサモジュールを確実に冷却することができる電力変換装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールと、電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュールと、パワー半導体モジュール及びコンデンサモジュールを収容する筐体と、を備えている。コンデンサモジュールは、金属材料、或いは合成樹脂で形成したコンデンサケースと、コンデンサケースに埋設されたコンデンサ素子と、コンデンサ素子の周囲に位置してコンデンサケースに形成したコンデンサ冷媒流路と、コンデンサ素子に接続してコンデンサケースから外部に突出してパワー半導体モジュールのパワー半導体端子に接続するコンデンサ端子と、を備えている。パワー半導体モジュールは、パワー半導体冷媒流路を内部に設けたパワー半導体用冷却器が一体に設けられており、コンデンサケース及びパワー半導体用冷却器が面接触状態で接合され、コンデンサ冷媒流路及びパワー半導体冷媒流路が直接接続されて冷却媒体が循環している。そして、コンデンサ端子は、コンデンサケースの壁部から外部に延在する突出部と、突出部の先端から壁部に沿って延在する第１折曲部と、第１折曲部の先端から壁部に向けて延在する第２折曲部と、第２折曲部の先端に形成されてパワー半導体端子に接続する端子部と、を備えており、コンデンサケースの壁部には、コンデンサ端子の第１折曲部に向けて突出し、第１折曲部に面接触状態で接合する突起条が形成されている。

本発明に係る電力変換装置によれば、コンデンサモジュールを確実に冷却することができる。

本発明に係る第１実施形態の電力変換装置を示す斜視図である。 第１実施形態の電力変換装置を構成する装置を斜視図で示した図である。 第１実施形態の電力変換装置を構成する装置の側面視である。 第１実施形態の電力変換装置を構成するコンデンサモジュールを示す斜視図である。 第１実施形態の電力変換装置を構成するコンデンサモジュールのパワー半導体側供給接続口の構造を示す図である。 第１実施形態のコンデンサモジュールにパワー半導体モジュールを接合した状態を示す斜視図である。 第１実施形態のパワー半導体モジュールを冷却器側から示した斜視図である。 第１実施形態のコンデンサモジュールにパワー半導体モジュールを接合した状態の要部断面図を示す図である。 本発明に係る第２実施形態のコンデンサモジュールにパワー半導体モジュールを接合した状態の要部断面図を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１及び第２実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態の電力変換装置］
以下、本発明の一態様に係る第１実施形態の電力変換装置について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面において符号Ｘ１，Ｘ２を第１方向の一方及び他方とし、符号Ｙを第１方向Ｘ１，Ｘ２に直交する第２方向とし、符号Ｚ１，Ｚ２を、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙを含む仮想平面に直交する第３方向の一方及び他方としている。
図１は、ＤＣ／ＡＣインバータとして使用される第１実施形態の電力変換装置１を示すものである。
電力変換装置１は、直方体形状の筐体２と、筐体２の長尺方向の一方の側壁から内部に貫通している冷却水供給管３及び排出管４と、筐体２の長尺方向の他方の側壁に設けられている入力コネクタ５、制御コネクタ６及び出力コネクタ７と、を備えている。
筐体２は、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや、アルミニウム合金をダイカスト成形することで形成され、上部が開口した箱形状の筐体ケース８と、筐体ケース８の開口部を閉塞する蓋体９と、で構成されている。
筐体２の長尺方向の一方の側壁には冷却水供給管３を挿入する貫通孔２ａと、排出管４を挿入する貫通孔２ｂが形成されている。
筐体２の内部には、図２に示すように、コンデンサモジュール１０、パワー半導体モジュール１１、制御回路基板１２及び駆動回路基板１３が収納されている。

［コンデンサモジュール］
コンデンサモジュール１０は、パワー半導体モジュール１１に供給される電圧および電流を平滑化する装置であり、図２及び図３に示すように、アルミダイキャストなどの金属材料で形成された直方体形状のコンデンサケース１４と、このコンデンサケース１４に埋設されたコンデンサ素子１５と、コンデンサ素子１５の周囲に位置した状態でコンデンサケース１４に形成されている冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７と、コンデンサ素子１５に接続してコンデンサケース１４から外部に突出して設けられている複数のコンデンサ端子１８と、を備えている。

コンデンサ端子１８は、図２に示すように、第１方向の一方Ｘ１に延在している突出部１８ａと、突出部１８ａの先端から第３方向の一方Ｚ１に延在している第１折曲部１８ｂと、第１折曲部１８ｂの先端から第１方向の他方Ｘ２に延在している第２折曲部１８ｃと、第２折曲部１８ｃの先端から第３方向の一方Ｚ１に延在している端子部１８ｄと、を備えている。
また、図３に示すように、コンデンサ端子１８が設けられているコンデンサケース１４の第１方向の一方Ｘ１の面には、第１折曲部１８ｂに向けて突出して第２方向Ｙに延在している突起条１４ａが形成されている。

突起条１４ａの第１方向の一方Ｘ１の端面には長尺な、放熱シートＨＤ１が貼られている。この放熱シートＨＤ１を介して、突起条１４ａとコンデンサ端子１８の第１折曲部１８ｂが面接触状態で接合されている。
また、冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７は、金属製の冷却管で形成されており、図４に示すように、冷却水供給路１６は、コンデンサケース１４の第１方向の他方Ｘ２を向く面で開口している外部供給接続口１６ａと、コンデンサケース１４の第３方向の一方Ｚ１を向く面で開口しているパワー半導体側供給接続口１６ｂとを備えている。

また、冷却水排出路１７は、コンデンサケース１４の第１方向の他方Ｘ２を向く面で開口している外部排出接続口１７ａと、コンデンサケース１４の第３方向の一方Ｚ１を向く面で開口しているパワー半導体側排出接続口１７ｂとを備えている。
図５に示すように、パワー半導体側供給接続口１６ｂの開口周縁には周溝２０ａが形成され、周溝２０ａにＯリングＲ１が装着されている。また、パワー半導体側排出接続口１７ｂの開口周縁には周溝（不図示）が形成され、その周溝にＯリングＲ１が装着されている。
ここで、パワー半導体側供給接続口１６ｂ及びパワー半導体側排出接続口１７ｂが形成されているコンデンサケース１４の第３方向の一方Ｚ１を向く面を、パワー半導体接合面２０と称する。

［パワー半導体モジュール］
パワー半導体モジュール１１は、図６及び図７に示すように、モジュール本体１１Ａと、モジュール本体１１Ａに一体に設けられ、コンデンサモジュール１０に設けた冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７に接続して冷却水が循環する冷却器１１Ｂと、を備えている。
モジュール本体１１Ａは、直方体形状の樹脂パッケージ１９と、樹脂パッケージの底面に配置された金属ベース板（不図示）とを備え、金属ベース板側に冷却器１１Ｂが一体に設けられている。
樹脂パッケージ１９には、図示しない３個のＩＧＢＴの上アーム半導体チップ、上アーム用配線パターン部、上アーム配線用導体板、下アーム半導体チップ、下アーム用配線パターン部、下アーム配線用導体板及び接地用配線パターン部などが埋め込まれているとともに、上アーム半導体チップ及び下アーム半導体チップが金属ベース板に接触している。

樹脂パッケージ１９には、長尺方向の一方の側面に正極側端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ及び負極側端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗが一列に設けられているとともに、長尺方向の他方の側面に出力端子２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗが一列に設けられている。
正極側端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗは、上アーム用配線パターン部を介して上アーム半導体チップのコレクタに接続しており、負極側端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗは、接地用配線パターン部と下アーム配線用導体板を介して下アーム半導体チップのエミッタに接続しており、出力端子２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、下アーム用配線パターン部と上アーム配線用導体板を介して上アーム半導体チップのエミッタ及び下アーム半導体チップのコレクタに接続している。

また、図６に示すように、樹脂パッケージ１９の上面には、上アーム用の複数の制御電極に接続する複数本の上アーム用リードフレーム２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗと、下アーム用の複数の制御電極に接続する複数本の下アーム用リードフレーム２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗが上方に突出して設けられている。
冷却器１１Ｂは、図７に示すように、樹脂パッケージ１９の底面に接合されており、この冷却器１１Ｂの底壁１１ａには、冷却器１１Ｂの内部に設けた冷却水循環路（不図示）に冷却水を供給するための入口である供給配管２４と、冷却水循環路を通過した冷却水を排出するための出口である排出配管２５と、が設けられている。

供給配管２４及び排出配管２５は、外周に周溝２４ａ，２５ａが形成されている。この供給配管２４の周溝２４ａ及び排出配管２５の周溝２５ａに、後述する図８で示すＯリングＲ２が装着される。
上記構成のパワー半導体モジュール１１は、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０に接合される。
この際、図４に示すように、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０には、冷却器１１Ｂの底壁１１ａと略同一形状の放熱シートＨＤ２が敷設される。
そして、放熱シートＨＤ２に底壁１１ａを面接触させた状態で、冷却器１１Ｂの底壁１１ａに設けた供給配管２４がパワー半導体側供給接続口１６ｂから冷却水供給路１６に挿入され、排出配管２５がパワー半導体側排出接続口１７ｂから冷却水排出路１７に挿入される。

そして、図４及び図６に示すように、パワー半導体接合面２０に設けたねじ固定部２６に、パワー半導体モジュール１１のモジュール本体１１Ａに設けたねじ挿通部１１ｂを対応させ、取付けねじ２７をねじ固定部２６にねじ込むことで、パワー半導体モジュール１１は、放熱シートＨＤ２を介してコンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０に面接触状態で接合される。
また、パワー半導体モジュール１１の正極側端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ及び負極側端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗが、コンデンサモジュール１０の複数のコンデンサ端子１８の端子部１８ｄにねじで電気的に接続される。

ここで、図８は、パワー半導体モジュール１１がコンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０に接合したときに、冷却器１１Ｂの底壁１１ａに設けた供給配管２４が冷却水供給路１６に挿入された状態を示している。この状態では、パワー半導体側供給接続口１６ｂの開口周縁に装着したＯリングＲ１が、冷却器１１Ｂの底壁１１ａに押し潰されているとともに、前述した供給配管２４の周溝２４ａに装着したＯリングＲ２が、冷却水供給路１６の内壁に押し潰された状態となる。
なお、図示しないが、冷却器１１Ｂの底壁１１ａに設けた排出配管２５が冷却水排出路１７に挿入されるときも、図示しないが、パワー半導体側排出接続口１７ｂの開口周縁に装着したＯリングＲ１が、冷却器１１Ｂの底壁１１ａに押し潰されるとともに、排出配管２５の周溝２５ａに装着したＯリングＲ２が、冷却水排出路１７の内壁に押し潰された状態となる。

［制御回路基板及び駆動回路基板］
図４に示すように、円柱形状の複数本の制御回路基板用支柱３０と、制御回路基板用支柱３０より高さが低い円柱形状の複数の駆動回路基板用支柱３１とが、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０の縁部から立ち上がって設けられている。
これら制御回路基板用支柱３０及び駆動回路基板用支柱３１は金属性の部材であり、頂部にねじ孔が形成されている。
図３に示すように、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０に接合されたパワー半導体モジュール１１の上方位置（第３方向の一方Ｚ１）に、複数本の駆動回路基板用支柱３１の頂部にねじ止めされた状態で駆動回路基板１３が配置される。ここで、図示しないが、パワー半導体モジュール１１の上アーム用リードフレーム２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗ、下アーム用リードフレーム２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗが駆動回路基板１３のランドを有するスルーホール（不図示）に挿通され、各リードフレームとスルーホールの間が半田付けされる。

また、図３に示すように、駆動回路基板用支柱３１に支持されて配置された駆動回路基板１３の上方位置（第３方向の一方Ｚ１）に、複数本の制御回路基板用支柱３０の頂部にねじ止めされた状態で制御回路基板１２が配置される。
なお、本発明に記載されているパワー半導体用冷却器が冷却器１１Ｂに対応し、本発明に記載されているコンデンサ冷媒流路が、冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７に対応し、本発明に記載されている挿入配管が供給配管２４及び排出配管２５に対応し、本発明に記載されている冷媒配管が、冷却水供給管３及び排出管４に対応している。

［第１実施形態の電力変換装置の動作］
図６で示したコンデンサモジュール１０のパワー半導体接合面２０にパワー半導体モジュール１１を接合し、パワー半導体モジュール１１の上方位置（第３方向の一方Ｚ１）に制御回路基板１２及び駆動回路基板１３を組み付けた装置を筐体２に収容する。
この際、コンデンサケース１４の外部供給接続口１６ａ及び外部排出接続口１７ａを形成した側面を筐体２の内壁に近接させ、筐体２に形成した貫通孔２ａに外部供給接続口１６ａを対応させ、貫通孔２ｂに外部排出接続口１７ａを対応させる。そして、筐体２の外部から冷却水供給管３を、貫通孔２ａを通過して外部供給接続口１６ａに圧入により接続する。また、筐体２の外部から排出管４を、貫通孔２ｂを通過して外部排出接続口１７ａに圧入により接続する。
上記構成の電力変換装置１は、外部のコンバータ（図示せず）から入力コネクタ５を介して直流電流が供給されると、コンデンサモジュール１０で電圧および電流の平滑化が行われる。
制御回路基板１２には、制御コネクタ６から制御電圧が供給されており、この制御回路基板１２から例えばパルス幅変調信号でなるゲート信号が駆動回路基板１３に出力されると、駆動回路基板１３がパワー半導体モジュール１１に駆動信号を出力して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流が出力コネクタ７を介して負荷に出力される。

［第１実施形態の電力変換装置の効果］
電圧および電流の平滑化を行っているコンデンサモジュール１０は、コンデンサケース１４に埋設されたコンデンサ素子１５が発熱状態となる。
これに対して、第１実施形態の電力変換装置１は、コンデンサモジュール１０のコンデンサケース１４が、金属材料で形成されているとともに、コンデンサケース１４には冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７が形成されているので、冷却水の循環でコンデンサケース１４が直ぐに冷却されていく。このため、コンデンサケース１４に埋設されているコンデンサ素子１５を効率的に冷却することができる。
また、パワー半導体モジュール１１が動作状態となると、樹脂パッケージ１９に埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップが発熱状態となる。

これに対して、パワー半導体モジュール１１のモジュール本体１１Ａは、冷却水が循環する冷却器１１Ｂに一体化されているので、樹脂パッケージ１９に埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップを効率的に冷却することができる。
また、パワー半導体モジュール１１の冷却器１１Ｂは、放熱シートＨＤ２を介してコンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０に面接触状態で接合され、冷却器１１Ｂの熱はコンデンサケース１４に直ぐに伝熱されていくので、樹脂パッケージに１９埋め込まれている上アーム半導体チップ、下アーム半導体チップをさらに効率的に冷却することができる。

また、パワー半導体モジュール１１の正極側端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ及び負極側端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと、コンデンサモジュール１０の複数のコンデンサ端子１８の端子部１８ｄとの接続部は電力損失により発熱状態となるおそれがある。
これに対して、コンデンサ端子１８の第１折曲部１８ｂは、放熱シートＨＤ１を介してコンデンサケース１４（突起条１４ａ）に面接触状態で接合しており、コンデンサケース１４がコンデンサ端子１８を冷却することで、パワー半導体モジュール１１の正極側端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ及び負極側端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとコンデンサ端子１８との接続部も電力損失による発熱状態を防止することができる。

また、冷却器１１Ｂとコンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０との間に放熱シートＨＤ２が配置されていることで、例えばパワー半導体接合面２０が熱応力で変形しても、パワー半導体接合面２０の変形による凹凸面に合わせて放熱シートＨＤ２の肉厚が変化するので、冷却器１１Ｂとコンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０との面接触状態を保持することができる。
また、制御回路基板１２は、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０から立ち上がっている金属製の複数本の制御回路基板用支柱３０に支持されて配置され、駆動回路基板１３も、パワー半導体接合面２０から立ち上がっている金属製の複数本の駆動回路基板用支柱３１に支持されて配置されており、制御回路基板１２及び駆動回路基板１３の回路部品に熱が発生した場合も、その熱が金属製の制御回路基板用支柱３０及び駆動回路基板用支柱３１を介してコンデンサケース１４に直ぐに伝熱されていく。したがって、制御回路基板１２及び駆動回路基板１３の回路部品に発生する発熱状態も防止することができる。

さらに、パワー半導体モジュール１１の冷却器１１Ｂとコンデンサケース１４の冷却水の循環路接続部にＯリングＲ１及びＯリングＲ２が配置されているので、冷却器１１Ｂ及びコンデンサケース１４の二重の液密構造を採用することで、冷却水の漏れを確実に防止することができる。
さらにまた、コンデンサケース１４の内部に冷却水供給路１６及び冷却水排出路１７を形成したことで、コンデンサモジュール１０の小型、軽量化を図ることができる。
なお、第１実施形態では、コンデンサケース１４のパワー半導体接合面２０とパワー半導体モジュール１１の冷却器１１Ｂとの間に放熱シートＨＤ２を設けたが、シリコングリースなどの放熱グリースを使用しても同様の効果を奏することができる。

［第２実施形態の電力変換装置］
次に、図９は、本発明に係る第２実施形態の電力変換装置１の要部を示すものである。
第２実施形態のコンデンサモジュール１０は、ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）樹脂などの合成樹脂を材料として形成された直方体形状のコンデンサケース３５と、このコンデンサケース３５に埋設されたコンデンサ素子（不図示）と、コンデンサケース３５に埋設された冷却水供給路３６及び冷却水排出路３７と、を備えている。
冷却水供給路３６は、円弧形状に曲がっている屈曲部３６ａを備えた金属製の配管で形成されている。

また、冷却水排出路３７も、円弧形状に曲がっている屈曲部３７ａを備えた金属製の配管で形成されている。
一方、コンデンサケース３５のパワー半導体接合面２０に設けた制御回路基板用支柱３０には、外周の周方向に所定間隔をあけて複数の補強リブ３８がパワー半導体接合面２０から立ち上がって形成されている。また、パワー半導体接合面２０に設けた駆動回路基板用支柱３１にも、外周の周方向に所定間隔をあけて複数の補強リブ３９がパワー半導体接合面２０から立ち上がって形成されている。

第２実施形態では、合成得樹脂を材料としてコンデンサケース３５を形成し、このコンデンサケース３５に、円弧形状の屈曲部３６ａを備えた金属製の配管からなる冷却水供給路３６と、円弧形状の屈曲部３７ａを備えた金属製の配管からなる冷却水排出路３７とを埋設すると、電力変換動作時のコンデンサケース３５の樹脂割れ、樹脂はく離を防止することができる。
また、円弧形状の屈曲部３６ａを設けた却水供給路３６と、円弧形状の屈曲部３７ａを設けた冷却水排出路３７を冷却水が流れる際の圧力損失を低減させることができ、コンデンサケース３５の冷却効率を高めることができる。
また、コンデンサケース３５のパワー半導体接合面２０に設けた制御回路基板用支柱３０の周囲を複数の補強リブ３８で補強し、駆動回路基板用支柱３１の周囲も複数の補強リブ３９で補強していることから、パワー半導体モジュール１１の上方位置に配置されている制御回路基板１２及び駆動回路基板１３を確実に支持することができる。

１ 電力変換装置
２ 筐体
２ａ，２ｂ 貫通孔
３ 冷却水供給管
４ 排出管
５ 入力コネクタ
６ 制御コネクタ
７ 出力コネクタ
８ 筐体ケース
９ 蓋体
１０ コンデンサモジュール
１１ パワー半導体モジュール
１１Ａ モジュール本体
１１Ｂ 冷却器
１１ａ 底壁
１２ 制御回路基板
１３ 駆動回路基板
１４ コンデンサケース
１４ａ 突起条
１５ コンデンサ素子
１６ 冷却水供給路
１６ａ 外部供給接続口
１６ｂ パワー半導体側供給接続口
１７ 冷却水排出路
１７ａ 外部排出接続口
１７ｂ パワー半導体側排出接続口
１８ コンデンサ端子
１８ａ 突出部
１８ｂ 第１折曲部
１８ｃ 第２折曲部
１８ｄ 端子部
１９ 樹脂パッケージ
２０ パワー半導体接合面
２０ａ 周溝
２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ 正極側端子
２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ 負極側端子
２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ 出力端子
２４ 供給配管
２５ 排出配管
２４ａ，２５ａ 周溝
２６ ねじ固定部
２７ 取付けねじ
２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗ 上アーム用リードフレーム
２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗ 下アーム用リードフレーム
３０ 制御回路基板用支柱
３１ 駆動回路基板用支柱
３５ コンデンサケース
３６ 冷却水供給路
３６ａ 屈曲部
３７ 冷却水排出路
３７ａ 屈曲部
３８，３９ 補強リブ
ＨＤ１ 放熱シート
ＨＤ２ 放熱シート
Ｒ１，Ｒ２ Ｏリング

Claims (9)

1. 直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールと、
   電圧および電流を平滑化するコンデンサモジュールと、
   前記パワー半導体モジュール及び前記コンデンサモジュールを収容する筐体と、を備え、
   前記コンデンサモジュールは、金属材料、或いは合成樹脂で形成したコンデンサケースと、前記コンデンサケースに埋設されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の周囲に位置して前記コンデンサケースに形成したコンデンサ冷媒流路と、前記コンデンサ素子に接続して前記コンデンサケースから外部に突出して前記パワー半導体モジュールのパワー半導体端子に接続するコンデンサ端子と、を備え、
   前記パワー半導体モジュールは、パワー半導体冷媒流路を内部に設けたパワー半導体用冷却器が一体に設けられており、
   前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器が面接触状態で接合され、前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が直接接続されて冷却媒体が循環しており、
   前記コンデンサ端子は、前記コンデンサケースの壁部から外部に延在する突出部と、前記突出部の先端から前記壁部に沿って延在する第１折曲部と、前記第１折曲部の先端から前記壁部に向けて延在する第２折曲部と、前記第２折曲部の先端に形成されて前記パワー半導体端子に接続する端子部と、を備えており、
   前記コンデンサケースの壁部には、前記コンデンサ端子の前記第１折曲部に向けて突出し、前記第１折曲部に面接触状態で接合する突起条が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１折曲部及び前記突起条が、放熱シートを介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記コンデンサ冷媒流路の接続口の周縁及び前記パワー半導体冷媒流路の接続口の周縁の一方に、第１のＯリングを装着した周溝が形成され、
   前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器を面接触した状態で接合した際に、前記コンデンサ冷媒流路の接続口の周縁及び前記パワー半導体冷媒流路の接続口の周縁の他方が前記第１のＯリングを押し潰した状態で前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が連通されることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
4. 前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路の一方に、挿入配管を外部に突出させて接続し、外部に突出した前記挿入配管の外周に第２のＯリングが装着されており、
   前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路の他方に、前記他方の流路内壁で前記第２のＯリングを押し潰した状態で前記挿入配管を挿入して前記コンデンサ冷媒流路及び前記パワー半導体冷媒流路が連通されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器が、弾性を有する放熱シートを介して接合されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記コンデンサケース及び前記パワー半導体用冷却器が、放熱グリースを介して接合されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記コンデンサケースの前記パワー半導体用冷却器が接合されている接合面の周囲から複数本の金属製の支柱が立ち上がっており、前記パワー半導体モジュールの上方位置に、前記パワー半導体モジュールの駆動回路を実装した駆動回路基板と、前記パワー半導体モジュールの制御回路を実装した制御回路基板とが、前記複数本の金属製の支柱の先端で支持されて配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記コンデンサケースに埋設されているコンデンサ冷媒流路を、円弧形状に曲がる屈曲部を有する金属製の配管で構成したことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記コンデンサモジュールを前記筐体に収容した際に、前記コンデンサモジュールの前記コンデンサ冷媒流路の接続口を、前記筐体に形成した貫通孔に対応し、前記筐体の外部から前記貫通孔を通過した冷媒配管を、前記接続口に接続することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の電力変換装置。

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