JP7526697B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

近年、産業機械や車両（例えば、自動車、鉄道車両）において、省エネルギーの観点や精密な運転制御の観点から、動力源の電動化および電子制御化が急速に進展している。それに伴って、該動力源の電力制御を行うためのパワーモジュールや、該パワーモジュールを用いた電力を変換する電子回路装置について、改善の重要性が高まっている。

例えば、車両の駆動装置は、電力変換装置により変換された電力がモータを駆動させる機能を有しているが、とりわけ自動車においては、車内にバッテリと電力変換装置とモータとを搭載した電動車両が一般的である。よって、車内のスペース拡大のため、電力変換装置は薄型にすることが望まれており、さらに電力変換装置の冷却性の向上も望まれている。

このような観点を踏まえ、本願発明の背景技術として下記の特許文献１には、半導体チップに接続された板状導体が半導体チップの両面に熱的に接続されて、その両面から熱を放出できるように、かつそのうちの直流正極用板状導体と直流負極用板状導体との導体面同士が対向するように、構成されている電力回路装置が示されている。これにより、冷却性能の向上と配線インダクタンスに起因する作動時の損失の低減とを両立できる技術が開示されている。

特開２００７－２９９７８１号公報

特許文献１に記載された従来の構造では、半導体モジュールを冷却する流路を平滑コンデンサに接触させる構造としている。しかし、さらなる小型化および搭載部品実装の容易化を目的にすると、平滑コンデンサ端子および主回路の結線構造の簡略化や固定部品数の低減が必要であり、同時に、振動の影響等による結線部の固定性の悪化が課題になる。

上記を鑑みて、本発明は、実装密度の向上と冷却性の向上とキャパシタ及びキャパシタ端子の振動防止と、を並立させた電力変換装置を提供することが目的である。

本発明の電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールと、前記直流電力を平滑化するキャパシタモジュールと、前記パワーモジュールと前記キャパシタモジュールとを収納するケースと、前記ケース上に固定されるカバーと、を備え、前記キャパシタモジュールは、キャパシタセルと、前記キャパシタセルから延伸し、前記パワーモジュールと電気的に接続されるキャパシタ端子と、を有し、前記キャパシタモジュールにおいて、前記キャパシタモジュールが前記ケースと接触する面とは反対の面であり、前記カバーと対向面である上面では、前記キャパシタ端子が設けられている第１辺には第１凹部が形成され、前記キャパシタセルを間に挟んで前記第１辺と対向している第２辺には第２凹部が形成され、前記カバーは、前記第１凹部に嵌め合わされる第１凸部と、前記第２凹部に嵌め合わされる第２凸部と、が設けられており、前記上面において、前記第１凹部及び前記第２凹部以外の面は、前記カバーとは接触しない非接触領域を有する。

本発明によれば、実装密度の向上と冷却性の向上とキャパシタ及びキャパシタ端子の振動防止と、を並立させた電力変換装置を提供できる。

本発明の電力変換装置の電気回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る、キャパシタモジュールの斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る、電力変換装置の断面図である。 図４の上面図である。 図５のキャパシタモジュール周辺のねじ締結部を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る、電力変換装置の上面図である。 本発明の第６の実施形態に係る、電力変換装置の断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

（第１の実施形態および本発明の全体構成）
図１は、本発明の電力変換装置の電気回路図である。

電力変換装置は、インバータ１０１（制御回路１０３を含む）とキャパシタモジュール３とで構成され、車両に搭載されたバッテリ１００から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ２００へ出力している。バッテリ１００とインバータ１０１と並列につながれたキャパシタモジュール３は、バッテリ１００から供給される直流電力を平滑化している。

インバータ１０１は、半導体素子２３を２つ直列接続した半導体装置である１レグパワーモジュール１０４（以下パワーモジュール１０４）と、制御回路１０３と、のセット１０８を三相分備えている。なお、パワーモジュール１０４と制御回路１０３のセット１０８は、１相分のみを詳細に示し、他の２相分については図示を省略している。

パワーモジュール１０４の上下アームの半導体素子２３は、制御回路１０３から出力される制御信号によって、スイッチングのＯＮ・ＯＦＦがそれぞれ切り替えられる。制御回路１０３から出力される制御信号は、信号配線を通じゲート抵抗１０５を介して、上下アームの半導体素子２３にそれぞれ入力されている。

三相のパワーモジュール１０４は、それぞれ高圧側入力配線１０６と低圧側入力配線１０７とに並列に接続されている。また、三相のパワーモジュール１０４は、それぞれ上下アームで直列接続した半導体素子２３の中間点で、モータ２００の各相のステータ巻線と接続されている。また、パワーモジュール１０４と制御回路１０３との三相分のセット１０８は、それぞれスイッチングのＯＮ・ＯＦＦの切り替えをすることで、モータ２００へ交流電力を出力している。

半導体素子２３は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードを組み合わせたものや、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）により構成される。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置におけるキャパシタモジュールの斜視図である。なお、以降の説明ではこの斜視図上方向の面をキャパシタモジュール３の上面（第１の面）、下方向の面をキャパシタモジュール３の下面（第２の面）とする。また、図２では説明の都合上、パワーモジュール１０４とキャパシタモジュール３を収納するケース６の一部を図示するとともに、本来はキャパシタモジュール３の上面に設置されるカバーを省略している。

図１の電気回路図において、インバータ１０１の各パワーモジュール１０４では、半導体素子２３のスイッチングのＯＮ・ＯＦＦ切り替えの際に、急峻な電流の変化による電圧の変動が起こる。これを抑制するために、図２に示す長方形状のキャパシタモジュール３は、高圧側入力配線１０６および低圧側入力配線１０７に流れる電流を吸収して直流電力を平滑化したり、これらの直流配線を介して電流を各パワーモジュール１０４へと流したりする機能を持つ。

キャパシタモジュール３と接続されている高圧側入力配線１０６および低圧側入力配線１０７の一部は、図２においてキャパシタモジュール３から延伸したキャパシタ端子１に相当する。キャパシタ端子１は、キャパシタモジュール３の封止樹脂２から外部に突出しており、パワーモジュール１０４の絶縁基板１２（図４に後述）と接続されている。

キャパシタモジュール３の第１の面のうち、キャパシタ端子１が設けられている側の一辺に凹部４（第１凹部）が形成されている。また、同じ第１の面において、凹部４とは反対側の一辺に凹部５（第２凹部）が形成されている。この二つの凹部４，５は、第２の面から（ケース６から）の高さが同じである。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る、キャパシタモジュール３の断面図である。なお図３では、キャパシタモジュール３の断面とともに、キャパシタモジュール３の第１の面に取り付けられるカバー７の断面と、キャパシタモジュール３を収納するケース６の断面と、を示している。

キャパシタモジュール３の第１の面は、キャパシタモジュール３がケース６と接触する面（第２の面）とは反対の面であり、カバー７と対向する上面である。キャパシタモジュール３の内部にはキャパシタセル１０２（以下キャパシタ１０２）が設けられており、このキャパシタ１０２からキャパシタモジュール３の外部へとキャパシタ端子１が延伸している。

キャパシタモジュール３の第２の面がケース６と接触することで、キャパシタモジュール３はケース６に設置されている。カバー７には、キャパシタモジュール３の封止樹脂２に形成されている凹部４，５にそれぞれ接触して嵌め合わされる凸部８（第１凸部），凸部９（第２凸部）が設けられている。凹部４と凹部５は、キャパシタ１０２を間に挟んで対向する位置に形成されている。

凸部８が凹部４にあたることで、キャパシタモジュール３のキャパシタ端子１付近が加圧される。また、凸部９が凹部５にあたることで、凸部８による凹部４の加圧と合わせてキャパシタモジュール３の両端の２辺が押され、第１の面全体で圧力がかかる。そのため、キャパシタモジュール３全体がケース６に押し付けられ、固定性が高まる。

キャパシタモジュール３がケース６と凸部８，９とに接触することで、キャパシタモジュール３から発生する熱がケース６に移動するとともに、凸部８，９を介してカバー７に移動して、放熱される仕組みになっている。これにより、キャパシタモジュール３が直流電流を平滑化する際に、キャパシタ１０２が、自身の損失により加熱されて高温になる懸念を解消できる。

非接触領域１０は、キャパシタモジュール３の第１の面において、凹部４および凹部５を除いてカバー７とは接触しない領域である。この領域は従来技術であれば接触している領域であるが、接触状況によって２か所の凸部８，９と凹部４，５とが接触できなくなる可能性がある。そこで、凸部８，９と凹部４，５とを確実に接触できるようにするために、本発明ではこの領域に空気層である非接触領域１０を設けて、凸部８，９と凹部４，５とが接触できない状態となるのを防いでいる。以上のように、キャパシタモジュール３が構成されていることで、固定性を維持しつつ固定用の部品の削減に貢献できるため、キャパシタモジュールおよび電力変換装置の小型化に貢献できる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る、電力変換装置の断面図である。

図４は、キャパシタモジュール３とパワーモジュール１０４を備えた電力変換装置の断面図である。パワーモジュール１０４は、主回路配線（図示せず）を備えた絶縁基板１２と、パワーモジュール１０４で変換した電力を外部へ出力するＡＣ出力配線１９と、接続されている。ケース６には、ＡＣ出力配線１９を支えている配線キャップ２０が備えられている。

回路体であるパワーモジュール１０４は、リードフレーム１３、ワイヤ１４ａ，１４ｂ、半導体素子２３、封止樹脂１５を含んで構成され、キャパシタモジュール３で平滑化された直流電力を交流電力に変換している。

パワーモジュール１０４は、リードフレーム１３と接続するワイヤ１４ａと、リードフレーム１３上にある半導体素子２３に接続するワイヤ１４ｂと、を介して、絶縁基板１２の主回路配線と接続されている。

封止樹脂１５は、半導体素子２３とリードフレーム１３とワイヤ１４ａ，１４ｂと絶縁基板１２と、のそれぞれの接続部分を封止する役割を持つモールド材である。

キャパシタ端子１は、絶縁基板１２の主回路配線とはんだ（図示せず）を介して接続されている。これにより、キャパシタモジュール３内のキャパシタセル１０２とパワーモジュール１０４とが電気的に接続されている。この接続部分は、封止樹脂１５等でモールドされていないことによる固定性への懸念があるが、本発明によって、カバー７に凸部８と凸部９との両方を備えているため、キャパシタモジュール３の固定性を高められる。この構成であれば、車両のホイールに実装される電力変換装置であっても、この接続部に対しての回転応力も抑制でき、接続部が寸断されることを防止できる。

なお、凸部８、９と凹部４、５（図２参照）の寸法差によって起こる密着性の不均一さを解消するため、凸部８、９と凹部４、５のそれぞれの嵌合部分の間に、伸縮性と伝熱性とを持つ接着材（放熱部材）を挟んで密着性の補強を行ってもよい。また同様に、キャパシタモジュール３とカバー７との間の非接触領域１０にも、伸縮性と伝熱性とを持つ接着材を挟んで密着性の補強を行っても良い。

パワーモジュール１０４とケース６との間には、流路形成体１７が形成されている。リードフレーム１３は、伝熱性の絶縁層であるグリス１６ａを介して流路形成体１７に対して熱的に接続することで、半導体素子２３が発生する熱を放熱している。流路形成体１７は、内部に流れている冷媒１８を用いてパワーモジュール１０４の発生熱を放熱する役割を持つ。

ケース６とカバー７は、それぞれの両端部で接触しており、カバー７側の熱はケース６へ移動する。流路形成体１７は、ケース６との間に伸縮性と伝熱性とを持つ接着剤であるグリス１６ｂを有しており、このグリス１６ｂを介してカバー７からケース６に移動した熱も冷却している。

図５は、図４の上面図である。

複数のキャパシタモジュール３ａ～３ｃの各キャパシタ端子１ａ～１ｃは、一列に並べてケース６内に配置されている。３つのキャパシタモジュール３ａ～３ｃのうち、中央のキャパシタモジュール３ｂは、左右をキャパシタモジュール３ａ、３ｃに囲まれている。詳細は後述するが、このとき、中央のキャパシタモジュール３ｂとキャパシタモジュール３ａ、３ｃとで寸法差がある場合に、カバー７（図示せず）に形成された凸部がキャパシタモジュール３ｂの凹部に接触しない可能性があるため、図８や図９の変形例の構造を用いて、できる限り中央のキャパシタモジュール３ｂの凹部に凸部が接触しやすくしている。

図６は、図５のキャパシタモジュール周辺のねじ締結部を説明する図である。

半導体装置１１は、ケース６の角部にねじ締結部であるねじ穴２１ａ～２１ｄを形成している。以下に、ねじ穴２１ａ～２１ｄの形成位置の決め方について説明する。

まず、キャパシタモジュール３ｂの中心点から、紙面横方向に分割線２２ａ、紙面縦方向に分割線２２ｂを定義する。さらに、分割線２２ａに対して所定の等距離の位置に直線２４ａ，２４ｂを、分割線２２ｂに対して所定の等距離の位置に直線２４ｃ，２４ｄを、定義する。また、それぞれのキャパシタモジュール３ａ～３ｃの中心位置から等距離であり、互いに対向する辺のうち横方向の辺でありキャパシタ端子１が設けられている側を第１辺、第１辺に対向する辺を第２辺、第１辺と第２辺とに直角に接している縦方向の辺を第３辺，第４辺と、それぞれ定義する。直線２４ａ～２４ｄは、第１辺～第４辺にそれぞれ平行である。

３つのキャパシタモジュール３ａ～３ｃにそれぞれ形成されている凹部４ａ～４ｃおよび凹部５ａ～５ｃは、直線２４ａ、２４ｂ上に形成されている。キャパシタモジュール３ａ～３ｃにおいて、それぞれの中心点からの紙面上下方向の封止樹脂２の厚みが一様であれば、凹部４ａ～４ｃと凹部５ａ～５ｃの紙面上下方向のそれぞれの幅は等しくなる。

次に、直線２４ａ，２４ｂから平行で所定の等距離の位置に直線２５ａ（第１直線），２５ｂ（第２直線）を、直線２４ｃ，２４ｄから所定の等距離の位置に直線２６ａ（第３直線），２６ｂ（第４直線）を、定義する。このとき、直線２５ｂと直線２６ａと直線２６ｂとは、ケース６の壁部上に定義される。

ケース６において、第１直線から第４直線のうち、いずれか２つの直線によって形成される交点上で、ケース６とカバー７（図６では図示せず）を固定するためのねじ穴２１ａ～２１ｄを形成する。

ケース６上に固定されるカバー７には、３つのキャパシタモジュール３ａ～３ｃにそれぞれ形成されている凹部４ａ～４ｃおよび凹部５ａ～５ｃに接触する一定の高さの凸部８，９が、ケース６の壁部に接触しないように形成されている。また、カバー７には、ねじ穴２１ａ～２１ｄのねじ締結に対応できるように、ねじ穴２１ａ～２１ｄと重なる位置に貫通孔を設けている。

このようにすることで、ケース６とカバー７をねじ穴２１ａ～２１ｄと貫通孔を通じて、均等な締結力でねじ締結した場合、キャパシタモジュール３ｂの凹部４ｂと凹部５ｂにかかる力は等しくなり、ケース６とカバー７を固定したときに、キャパシタモジュール３ｂの固定性が高まる。また、これに伴い、３つのキャパシタモジュール３ａ～３ｃにそれぞれ接続されているキャパシタ端子１ａ～１ｃの振動を防止し、キャパシタ端子１ａ～１ｃと絶縁基板１２とのそれぞれの接続部の寸断を回避することができるため、電力変換装置の安定性と信頼性が向上する。

なお、カバー７に設けられる凸部８，９は一続きにつながっている形状にする必要はなく、凹部４ａ～４ｃおよび凹部５ａ～５ｃの形状やサイズ、位置に対応させて、途中で途切れている形状にしてもよい。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置におけるキャパシタモジュールの断面図である。なお、図７の断面図は、図６の分割線２２ａを断線とした断面図である。

本実施形態において、キャパシタモジュール３ａ～３ｃは、直線２４ａ，２４ｂ（図６参照）上に設けられている凹部４ａ～４ｃおよび凹部５ａ～５ｃと、それに対応するカバー７に設けられた凸部によって、図６の紙面上下方向への応力に対応した固定がなされている。しかし、紙面左右方向においての振動によってキャパシタモジュール３ａ～３ｃのズレや接続部の寸断等の可能性があるため、横揺れの振動を抑えるための構造を設ける必要がある。

キャパシタモジュール３ａ～３ｃの間にはそれぞれ隙間２７があり、その隙間２７に嵌め合わされるように、本実施形態ではカバー７に凸部２８（第３凸部）がさらに形成されている。凸部２８は、図６の上下方向においてキャパシタモジュール３ａ～３ｃの辺と同じ長さの凸部である。この凸部２８は、図６の左右方向に形成されている凸部８，９と接続する形状でもよい。このようにすることで、キャパシタモジュール３ａ～３ｃは紙面左右方向への振動を凸部２８により防ぐことができる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。なお、キャパシタモジュール３Ｂの断面図は、図６の直線２４ａを断線とした断面図である。

図８は、キャパシタモジュール３ａ～３ｃにおいて、たとえば、カバー７の変形により、中央のキャパシタモジュール３ｂに対して凸部８（９）の嵌め合わせが悪く、力が加わらないケースを防止するため、中央のキャパシタモジュール３ｂに対応した凸部８ｂの高さ（凸部の長さ）が、キャパシタモジュール３ａおよび３ｃの凸部８ａの高さよりも大きく形成されている。

これにより、凸部８ｂに対応する中央のキャパシタモジュール３ｂの凹部４ｂは嵌め合わされているが、凸部８ａはキャパシタモジュール３ａおよび３ｃのそれぞれの凹部４ａ、４ｃには完全に嵌め合わされていない。この状態で、カバー７をねじ締結等でケース６と締結すると、カバー７は凸部８ｂを中心として変形するため、完全に嵌め合わされていない凸部８ａと凹部４ａ、４ｃとのそれぞれの間隔が狭まり接触する。このようにすることで、中央のキャパシタモジュール３ｂをより強く固定しつつ、キャパシタモジュール３ａ～３ｃすべての固定性が高まる。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。

キャパシタモジュール３ａおよび３ｃのそれぞれの凹部は、本実施形態では、凹部４ｄと凹部４ｅのように、キャパシタモジュール３ｂの凹部４よりも深く形成されている。言い換えれば、中央に配置されるキャパシタモジュール３ｂの凹部の深さは、キャパシタモジュール３ａおよび３ｃのそれぞれの凹部４ｄ，４ｅの深さよりも小さい。

このようにすることで、第３実施形態（図８）と同様に、カバー７がケース６と締結されるときに、カバー７がキャパシタモジュール３ｂの凹部に嵌め合わされる凸部を中心に変形する。よって、完全に嵌め合わされていない凸部８と凹部４ｄ、４ｅとの間隔が狭まり接触することで、中央のキャパシタモジュール３ｂをより強く固定しつつ、キャパシタモジュール３ａ～３ｃすべての固定性が高まる。

なお、図８および図９に示した例では、キャパシタモジュール３ａ～３ｃの３つの構成の場合で説明したが、これに限らず３つ以上のキャパシタモジュール３でありかつ奇数個で並列方向に複数配置した形態であれば、同様に効果を奏することができる。

（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る、電力変換装置の上面図である。

本実施形態と図５に示した第１の実施形態との違いは、キャパシタ端子１と絶縁基板１２との接続の向きが異なるキャパシタモジュール３ｄが、キャパシタモジュール３ａ～３ｃとは別に、ケース６に配置されている点である。キャパシタモジュール３ｄにおいて、キャパシタ端子１ｄが突出している辺には凹部４ｆが設けられ、その対向する辺に凹部５ｆが設けられている。この凹部４ｆ，５ｆは、凹部４ａ～４ｃ及び凹部５ａ～５ｃとは垂直方向に形成され、凹部４ｆ，５ｆに嵌め合わせて接触するように、カバー７に凸部が設けられる。このようにすることで、ケース６に異なる向きで絶縁基板１２に接続されたキャパシタ端子１ｄに対しての振動を抑制し、キャパシタモジュール３ｄの安定性を向上させることができる。

（第６の実施形態）
図１１は、第６の実施形態に係る、電力変換装置の断面図である。

本実施形態と図４の電力変換装置に示す実施形態との違いは、パワーモジュール１０４Ｅの絶縁基板１２との接続をワイヤ１４ａ，１４ｂではなくリードフレーム１３ｂにした上で、リードフレーム１３ｂは伝熱性の絶縁層であるグリス１６ｃを介して、新たに設けた流路形成体１７ｂと熱的に接続している点である。流路形成体１７ｂの内部に流れる冷媒１８により、パワーモジュール１０４Ｅは両面から冷却される。

また、流路形成体１７ｂおよびキャパシタモジュール３Ｅとカバー７との間に、伸縮性のある放熱部材２９をそれぞれ設ける。これにより、キャパシタモジュール３Ｅにおけるカバー７とキャパシタモジュール３との凸部・凹部の接触を保ちつつ、キャパシタモジュール３からの流路形成体１７ｂへのカバー７を介した放熱性能を高めることができる。

（第７の実施形態）
図１２は、第７実施形態に係る、キャパシタモジュールの断面図である。

本実施形態のキャパシタモジュール３Ｆと図３のキャパシタモジュール３との違いは、まずキャパシタ１０２がキャパシタモジュール３Ｆの内部で２つに同寸法で分かれている点である。さらに、２つのキャパシタ１０２の間に、それぞれのキャパシタ１０２同士が対向する面と平行で所定の等距離である中線３０を定義し、キャパシタモジュール３Ｆにおける中線３０の第１面付近には、第２凹部５Ｆおよび第２凸部９Ｆが形成されている。

このようにしたので、キャパシタ１０２が複数でキャパシタモジュール３Ｆの一相分を担う場合、カバー７の凸部８および９Ｆによるキャパシタモジュール３Ｆの固定はキャパシタモジュール３Ｆの両端ではなく、キャパシタ１０２同士の間（キャパシタモジュール３Ｆの真ん中）に凸部９Ｆおよび凹部の嵌め合わせによって固定することで、安定性を高めることができる。また、キャパシタモジュール３Ｆのケース６への固定方法（カバー７に設ける凸部９Ｆの形成）の選択肢も増える。

以上説明した本発明の第１～第７の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワーモジュール１０４と、直流電力を平滑化するキャパシタモジュール３と、パワーモジュール１０４とキャパシタモジュール３とを収納するケース６と、ケース６上に固定されるカバー７と、を備える。このキャパシタモジュール３は、キャパシタセル１０２と、キャパシタセル１０２から延伸し、パワーモジュール１０４と電気的に接続されるキャパシタ端子１と、を有し、キャパシタモジュール３において、キャパシタモジュール３がケース６と接触する面とは反対の面であり、カバー７と対向面である上面では、キャパシタ端子１が設けられている第１辺には第１凹部４が形成され、キャパシタセル１０２を間に挟んで第１辺と対向している第２辺には第２凹部５が形成され、カバー７は、第１凹部４に嵌め合わされる第１凸部８と、第２凹部５に嵌め合わされる第２凸部９と、が設けられており、上面において、第１凹部４及び第２凹部５以外の面は、カバー７とは接触しない非接触領域１０を有する。このようにしたことで、実装密度の向上と冷却性の向上とキャパシタ１０２及びキャパシタ端子１の振動防止と、を並立させた電力変換装置を提供できる。

（２）電力変換装置が有する複数のキャパシタモジュール３ａ～３ｃの各キャパシタ端子１は一列に並べて配置され、キャパシタモジュール３ａ～３ｃは長方形状であり、それぞれのキャパシタモジュール３ａ～３ｃの中心位置から等距離であり互いに対向する第１辺２４ａと第２辺２４ｂと、第１辺２４ａと第２辺２４ｂとに直角に接している第３辺２４ｃと第４辺２４ｄと、が設けられる。さらに、第１辺２４ａと第２辺２４ｂとからそれぞれ平行で所定の等距離である直線を第１直線２５ａと第２直線２５ｂ、第３辺２４ｃと第４辺２４ｄとからそれぞれ平行で所定の等距離である直線を第３直線２６ａと第４直線２６ｂ、と定義する。これらの直線のうち、第２直線２５ｂと第３直線２６ａと第４直線２６ｂとは、ケース６の壁部上にあり、第１直線２５ａから第４直線２６ｂのうちいずれか２つの直線によって形成される交点上で、ケース６とカバー７を固定するためのねじ締結部が形成されている。このようにしたことで、キャパシタモジュール３ａ～３ｃの固定性が高まる。

（３）電力変換装置が有する複数のキャパシタモジュール３ａ～３ｃは一列に並べて配置され、カバー７は、それぞれのキャパシタモジュール３ａ～３ｃの間隙２７に対して嵌め合わされる第３凸部２８が設けられている。このようにしたことで、縦揺れだけでなく横揺れにも対応した振動対策を施した電力変換装置を提供できる。

（４）キャパシタモジュール３を３つ以上の奇数個で一列に並べて複数配置した場合、並列方向の配置のうち、中央に配置される中央キャパシタモジュール３ｂの当該第１凸部８ｂおよび当該第２凸部のそれぞれの高さは、中央キャパシタモジュール３ｂ以外のキャパシタモジュール３の当該第１凸部８および第２凸部９のそれぞれの高さよりも大きい。このようにしたことで、中央のキャパシタモジュール３ｂをより強く固定しつつ、ケース６に設置されるキャパシタモジュール３すべての固定性が高まる。

（５）キャパシタモジュール３を３つ以上の奇数個で一列に並べて複数配置した場合、並列方向の配置のうち、中央に配置される中央キャパシタモジュール３ｂの当該第１凹部および当該第２凹部のそれぞれの深さは、中央キャパシタモジュール３ｂ以外のキャパシタモジュール３の当該第１凹部４ｄ，４ｅおよび当該第２凹部のそれぞれの深さよりも小さい。このようにしたことで、中央のキャパシタモジュール３ｂをより強く固定しつつ、ケース６に設置されるキャパシタモジュール３すべての固定性が高まる。

（６）パワーモジュール１０４とケース６との間には第１流路形成体１７が形成されている。このようにしたことで、パワーモジュール１０４から伝達される熱を放熱できる。

（７）第１流路形成体１７とケース６との間には、伸縮性の放熱部材１６ｂが備えられている。このようにしたことで、ケース６から伝達される熱を放熱できる。

（８）パワーモジュール１０４Ｅとカバー７との間には第２流路形成体１７ｂが形成されている。このようにしたことで、パワーモジュール１０４から伝達される熱を、その両面に設けた流路形成体１７ａ，１７ｂで放熱できる。

（９）第２流路形成体１７ｂとカバー７との間には、伸縮性の放熱部材２９が備えられている。このようにしたことで、カバー７から伝達される熱を放熱できる。

（１０）非接触領域１０には、伸縮性の放熱部材２９が備えられている。このようにしたことで、キャパシタモジュール３Ｅから伝達される熱を、カバー７を介して流路形成体１７ｂに伝えて放熱できる。

（１１）パワーモジュール１０４Ｅと第１流路形成体１７ａとの間には、伝熱性の絶縁層１６ａ，１６ｃが備えられている。このようにしたことで、パワーモジュール１０４Ｅを第１流路形成体１７ａによって冷却できる。

（１２）パワーモジュール１０４Ｅと第１流路形成体１７ａおよび第２流路形成体１７ｂとの間には、伝熱性の絶縁層１６ａ，１６ｃがそれぞれ備えられている。このようにしたことで、パワーモジュール１０４Ｅを第１流路形成体１７ａと第２流路形成体１７ｂとによって両面冷却できる。

（１３）第１凹部と第１凸部との間、および第２凹部と第２凸部との間には、伸縮性の放熱部材（接着剤）がそれぞれ備えられている。このようにしたことで、カバー７とキャパシタモジュール３の密着性の補強ができる。

（１４）キャパシタモジュール３Ｆは、その内部に同寸法である２つのキャパシタセル１０２を備え、２つのキャパシタセル１０２の間に、それぞれのキャパシタセル１０２同士が対向する面と平行で所定の等距離である中線３０を定義し、キャパシタモジュール３Ｆにおいて、第２凹部５Ｆは中線３０上に形成されている。このようにしたことで、キャパシタモジュール３Ｆの固定方法の選択肢が増え、設計要求に対応できる。

（１５）ケース６内には、第１凹部４ａ～４ｃ及び第２凹部５ａ～５ｃとは垂直方向に形成される第３凹部４ｆ及び第４凹部５ｆを有する別体のキャパシタモジュール３ｄが備えられている。このようにしたことで、別体で異なる向きで搭載されているキャパシタモジュール３ｄがあっても、絶縁基板１２に接続されたキャパシタ端子３ｄに対しての振動が抑制され、キャパシタモジュール１ｄの安定性が確保される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や他の構成を組み合わせることができる。また本発明は、上記の実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。

１・・・キャパシタ端子
２・・・封止樹脂（キャパシタモジュール）
３、３ａ～３ｄ、３Ａ～３Ｆ・・・キャパシタモジュール
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ・・・（第１）凹部
４ｆ・・・（第３）凹部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・（第２）凹部
５ｆ・・・（第４）凹部
６・・・ケース
７・・・カバー
８、８ａ、８ｂ・・・（第１）凸部
９・・・（第２）凸部
１０・・・非接触領域
１２・・・絶縁基板
１３・・・リードフレーム
１４ａ、１４ｂ・・・ワイヤ
１５・・・封止樹脂（パワーモジュール）
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ・・・グリス
１７、１７ａ、１７ｂ・・・流路形成体
１８・・・冷媒
１９・・・ＡＣ出力配線
２０・・・配線キャップ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ・・・ねじ穴
２２ａ、２２ｂ・・・分割線
２３・・・半導体素子
２４ａ・・・直線（第１辺）
２４ｂ・・・直線（第２辺）
２４ｃ・・・直線（第３辺）
２４ｄ・・・直線（第４辺）
２５ａ・・・第１直線
２５ｂ・・・第２直線
２６ａ・・・第３直線
２６ｂ・・・第４直線
２７・・・間隙
２８・・・（第３）凸部
２９・・・放熱部材
３０・・・中線
１０２・・・キャパシタセル
１０４、１０４Ｅ・・・１レグパワーモジュール

Claims (15)

1. 直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールと、
   前記直流電力を平滑化するキャパシタモジュールと、
   前記パワーモジュールと前記キャパシタモジュールとを収納するケースと、
   前記ケース上に固定されるカバーと、を備え、
   前記キャパシタモジュールは、
   キャパシタセルと、
   前記キャパシタセルから延伸し、前記パワーモジュールと電気的に接続されるキャパシタ端子と、を有し、
   前記キャパシタモジュールにおいて、前記キャパシタモジュールが前記ケースと接触する面とは反対の面であり、前記カバーと対向面である上面では、前記キャパシタ端子が設けられている第１辺には第１凹部が形成され、前記キャパシタセルを間に挟んで前記第１辺と対向している第２辺には第２凹部が形成され、
   前記カバーは、前記第１凹部に嵌め合わされる第１凸部と、前記第２凹部に嵌め合わされる第２凸部と、が設けられており、
   前記上面において、前記第１凹部及び前記第２凹部以外の面は、前記カバーとは接触しない非接触領域を有する
   電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記キャパシタモジュールを複数有し、
   複数の前記キャパシタモジュールは一列に並べて配置され、
   前記キャパシタモジュールは長方形状であり、それぞれの前記キャパシタモジュールの中心位置から等距離であり互いに対向する前記第１辺と前記第２辺と、前記第１辺と前記第２辺とに直角に接している第３辺と第４辺と、が設けられ、
   前記第１辺と前記第２辺とからそれぞれ平行で所定の等距離である直線を第１直線と第２直線、前記第３辺と前記第４辺とからそれぞれ平行で所定の等距離である直線を第３直線と第４直線、と定義すると、
   前記第２直線と前記第３直線と前記第４直線とは、前記ケースの壁部上にあり、
   前記第１直線から前記第４直線のうちいずれか２つの直線によって形成される交点上で、前記ケースと前記カバーを固定するためのねじ締結部が形成されている
   電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記キャパシタモジュールを複数有し、
   複数の前記キャパシタモジュールは一列に並べて配置され、
   前記カバーは、それぞれの前記キャパシタモジュールの間隙に対して嵌め合わされる第３凸部が設けられている
   電力変換装置。
4. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記キャパシタモジュールを３つ以上の奇数個で並列方向に一列に並べて複数配置した場合、
   前記並列方向の配置のうち、中央に配置される中央キャパシタモジュールの当該第１凸部および当該第２凸部のそれぞれの高さは、前記中央キャパシタモジュール以外の前記キャパシタモジュールの当該第１凸部および当該第２凸部のそれぞれの高さよりも大きい
   電力変換装置。
5. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記キャパシタモジュールを３つ以上の奇数個で並列方向に一列に並べて複数配置した場合、
   前記並列方向の配置のうち、中央に配置される中央キャパシタモジュールの当該第１凹部および当該第２凹部のそれぞれの深さは、前記中央キャパシタモジュール以外の前記キャパシタモジュールの当該第１凹部および当該第２凹部のそれぞれの深さよりも小さい
   電力変換装置。
6. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記パワーモジュールと前記ケースとの間には第１流路形成体が形成されている
   電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記第１流路形成体と前記ケースとの間には、伸縮性の放熱部材が備えられている
   電力変換装置。
8. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記パワーモジュールと、前記第１流路形成体との間には、伝熱性の絶縁層が備えられている
   電力変換装置。
9. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記パワーモジュールと前記カバーとの間には第２流路形成体が形成されている
   電力変換装置。
10. 請求項９に記載の電力変換装置であって、
    前記第２流路形成体と前記カバーとの間には、伸縮性の放熱部材が備えられている
    電力変換装置。
11. 請求項９に記載の電力変換装置であって、
    前記パワーモジュールと前記第１流路形成体および前記第２流路形成体との間には、伝熱性の絶縁層がそれぞれ備えられている
    電力変換装置。
12. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記非接触領域には、伸縮性の放熱部材が備えられている
    電力変換装置。
13. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１凹部と前記第１凸部との間、および前記第２凹部と前記第２凸部との間には、伸縮性の放熱部材がそれぞれ備えられている
    電力変換装置。
14. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記キャパシタモジュールは、その内部に２つの前記キャパシタセルを備え、
    ２つの前記キャパシタセルの間に、それぞれの前記キャパシタセル同士が対向する面と平行で所定の等距離である中線を定義し、
    前記キャパシタモジュールにおいて、前記第２凹部は前記中線上に形成されている
    電力変換装置。
15. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１凹部及び前記第２凹部とは垂直方向に形成される第３凹部及び第４凹部を有する別体の前記キャパシタモジュールを備える
    電力変換装置。