WO2022158050A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2022158050A1
WO2022158050A1 PCT/JP2021/036296 JP2021036296W WO2022158050A1 WO 2022158050 A1 WO2022158050 A1 WO 2022158050A1 JP 2021036296 W JP2021036296 W JP 2021036296W WO 2022158050 A1 WO2022158050 A1 WO 2022158050A1
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module
module case
forming body
space
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PCT/JP2021/036296
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French (fr)
Inventor
拓光 須澤
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present invention relates to a power converter.
  • the inverter is equipped with a power conversion module for switching between direct current and alternating current, but this module generates heat due to current, so it is necessary to provide water channels for cooling.
  • the module When cooling water flows, the module is stressed in the direction in which it floats due to water pressure, so a holding structure is required to prevent the module from floating.
  • Patent Document 1 As a background art of the present invention, in Patent Document 1 below, a pressing member provided in the device presses a heat radiating portion in a direction in which the power semiconductor unit is pressed against the flange portion of the case via an intermediate portion. A power conversion device acting on an inclined surface of a is described. By doing so, a technique is disclosed in which the distance between the heat radiating portion of the case and the power semiconductor unit is suppressed, the structure of the power conversion device is simplified, the cost is reduced, and the strength is increased.
  • Patent Document 1 a structure is provided in which the upper surface of the module above the sealing material and the inner surface of the flow path forming body are abutted against each other, so that the abutting structure prevents deformation of the flow path forming body.
  • a portion of the flow channel forming body in which the since the module was inserted into the channel forming body from the side that seals the water channel, a leaf spring was required to seal and hold down the module, increasing the number of parts.
  • An insulating sheet was required to ensure insulation from the bus bar extending from the bus bar, and there was a problem that the number of parts increased further.
  • an object of the present invention is to provide a power conversion device that achieves both low cost and miniaturization.
  • a power conversion device of the present invention includes a flow path forming body that forms a flow path space for flowing a coolant, a module case that is inserted into the flow path space and is in contact with the coolant that has flowed into the flow path space, wherein the flow path forming body includes, in the flow path space, an abutment surface on which the module case is provided in the flow path space in the insertion direction, and the contact surface in the insertion direction. an opening formed on the back side of the contact surface and having an outer circumference smaller than the contact surface, wherein the module case includes a flange portion that contacts the contact surface; and a fitting portion in which a sealing member for fitting to the peripheral surface is arranged.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a module according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a flow path forming body and a module case according to one embodiment of the present invention
  • Conventional module assembly drawing. 1 is a module assembly diagram according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram for explaining insulation distances of a module according to one embodiment of the present invention
  • the figure explaining the flange part of the module based on one Embodiment of this invention.
  • the figure explaining the pressing member which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the figure explaining the outer diameter of the radiation fin part which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an overall exploded perspective view of a power converter.
  • a module 2 for power conversion is inserted into a flow path forming body integrally molded in a housing 5, and cooling water flowing through a coolant flow path provided in the flow path forming body
  • the channel space is sealed by sealing the channel space with the sealing material and the rubber-made water channel cover 3 which are assembled in the case.
  • a busbar section 4 is connected to the module 2 .
  • the busbar section 4 exchanges power between the module 2 and components inside the power converter 1 such as the board 6 , and is fixed to the housing 5 by the board 6 .
  • the cover 7 is attached to the housing 5 to seal the inside of the power converter 1 and keep it airtight.
  • the water channel pipe 8 is attached to the housing 5, and the cooling water drawn from the outside through the water channel pipe 8 flows through the coolant flow path inside the power converter 1, so that the power converter 1 1 is cooled.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2(a) is a perspective view of the module
  • FIG. 2(b) is a side view of the module.
  • the module 2 is composed of a connection terminal 19, a fitting portion 21 (sealing portion 21), a module flange portion 15 (hereinafter referred to as the flange portion 15), and a cooling portion 26 in order from the top of FIG.
  • connection terminal 19 By inserting the connection terminal 19 into a connector or the like, the module 2 and the components mounted on the power converter 1 (such as the busbar section 4) are electrically connected. When power is supplied from the bus bar portion 4 ( FIG. 1 ) to the module 2 via the connection terminal 19 , heat is generated in the module 2 .
  • a sealing portion 21 is formed below the connection terminals 19 .
  • the sealing portion 21 is provided with a groove into which an O-ring, which is a sealing member, is fitted.
  • a flange portion 15 is formed at the lower portion of the sealing portion 21 to prevent the module 2 accommodated in the housing 5 from floating due to cooling water.
  • the cooling part 26 is a part that dissipates the heat generated in the module 2 to the cooling water flowing in the housing, and the module 2 is cooled by the cooling water flowing in contact with the cooling part 26 . Cooling fins are provided in the cooling unit 26 in order to improve the heat radiation effect.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a flow path forming body and a module case according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows the configuration of a flow path forming body 9 that is integrated with the housing 5 and a module case 20 that includes semiconductor elements and requires cooling.
  • a module case 20 is inserted into the channel space inside the channel forming body 9 along the module insertion direction 14 from the side of the connection terminal 19 connected to the semiconductor element.
  • the module case 20 is fixed in position when the flange portion 15 and the contact surface 12 provided on the flow path forming body 9 are brought into contact with each other.
  • the module insertion direction 14 is the upward direction in FIG. 3, but is the downward direction in FIG. 1 and 3 are upside down.
  • the position of the module case 20 in the channel space is determined by the flange portion 15 and the contact surface 12 of the channel forming body 9 .
  • the contact surface 12 is provided in the channel space in the direction in which the module case 20 is inserted into the channel space.
  • the coolant (cooling water) flowing into the channel space (coolant channel 13) between the channel forming body 9 and the module case 20 is prevented from flowing into the channel space by the sealing member 17 (sealing material 17). to prevent it from flowing out to the busbar portion 4 ( FIG. 1 ) outside the flow path forming body 9 .
  • the sealing material 17 is, for example, an O-ring.
  • a module insertion hole 22 is formed in the flow path forming body 9 on the side opposite to the side on which an opening 30 (described later) is provided in the flow path space. 14, the module 2 is inserted into the channel forming body 9.
  • connection terminal 19 extending upward from the module case 20 is connected to the opening 30 formed in the flow path forming body 9 by the time the flange portion 15 of the module case 20 contacts the contact surface 12 of the flow path forming body 9 . protruding outside.
  • the opening 30 is formed on the back side (upper side) of the contact surface 12 in the module insertion direction 14 and has an outer circumference smaller than the contact surface 12 .
  • the module case 20 has a heat radiation fin section 29 provided with cooling fins projecting in a direction perpendicular to the module insertion direction 14 in the cooling section 26 (FIG. 2). This improves the heat radiation effect of the module case 20 (module 2).
  • FIG. 4 is a conventional module assembly diagram.
  • FIG. 4(a) is a diagram showing how a module is assembled into a flow path forming body by a conventional method
  • FIG. 4(b) is a diagram showing how the assembly is completed by the method of FIG. 4(a)
  • FIG. 4(c) is a diagram viewed from the direction R in FIG. 4(b).
  • the module 2A is housed from the upper part (sealed side) of FIG. 4 with respect to the flow path forming body 9A. Therefore, it is necessary to provide a presser from the upper surface of FIG. 4 as a separate part.
  • the module 2A housed in the flow path forming body 9A is held down by a plate spring 10 and fixed with bolts. Furthermore, between the leaf spring 10 and the bus bar portion 4 (FIG. 1) to which the module 2A is connected and the connection terminal 19, it is necessary to provide an insulating sheet 11 for ensuring insulation. Another problem is that the upper part of the flow path forming body 9A is layered due to the large number of parts.
  • FIG. 5 is a module assembly diagram according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5(a) is a diagram showing how the module is assembled into the flow path forming body by the method of the present invention
  • FIG. 5(b) is a diagram showing how the assembly is completed by the method of FIG. c) is the figure seen from the T direction of FIG.5(b).
  • the module 2 is inserted into the flow path forming body 9 from the side opposite to the upper side (sealing side) in FIG.
  • the module case 20 is provided with the flange portion 15, the movement of the flow path forming body 9 to the contact surface 12 prevents the module case 20 from moving upward. is not necessary, and the number of parts can be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram explaining the insulation distance of the module according to one embodiment of the present invention.
  • fixing bolts are not required by not using the leaf spring 10 (FIG. 4) for pressing.
  • the conventionally used insulating sheet 11 (Fig. 4) is no longer necessary, and the component You can further reduce your score. As a result, the number of components can be reduced without degrading the cooling performance of the module case 20 (module 2), which contributes to miniaturization and cost reduction of the device.
  • Both the flange portion 15 and the sealing portion 21 can be used as sealing points for the cooling water in the channel space.
  • the portion 30) can be used as it is to bring the flange portion 15 and the contact surface 12 into contact with each other. Therefore, the number of components for sealing is reduced, and sealing leakage, which is a concern, does not occur.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the flange portion of the module according to one embodiment of the present invention.
  • the sealing portion 21 has a groove for fitting an O-ring formed along the outer periphery of the module 2. By installing the O-ring in this groove, the sealing portion 21 can be installed in the flow path forming body. Prevents sealing leaks.
  • the flange portion 15 is provided with a plurality of protruding portions 28 that protrude toward the contact surface of the flow path forming body and are abutted against. This is because when the entire surface of the flange portion 15 abuts against the contact surface of the flow path forming body, the entire surface of the flange must be processed, and the entire surface of the flange must have rigidity in order to receive the water pressure from the cooling water on the entire surface of the flange. There is a problem of becoming However, by adopting a structure in which a part of the surface of the flange portion 15 protrudes and abuts against the contact surface as in the present invention, the processing surface of the flange portion 15 can be reduced and the process time can be reduced. In addition, since a part of the flange portion 15 is used for the abutment structure, the shape of the flange portion 15 not used for abutment can be optimized and the thick portion can be reduced.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a pressing member according to one embodiment of the present invention.
  • the module case 20 is fixed by sandwiching a pressing member 23 between it and the water channel cover 3 .
  • no additional holding jig is required during assembly, and the number of man-hours required for holding can be reduced.
  • the power conversion device 1 is mounted on a vehicle, it is always in a state of being subjected to vibrations, but by applying this configuration, resonance can be suppressed, and the reliability of the power conversion device can be improved. I can.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the outer diameter of the radiating fin portion according to one embodiment of the present invention.
  • the cooling fins of the heat radiating fin portion 29 are formed within a fin length range that can be inserted into the flow path space of the flow path forming body 9 . Further, the heat radiation fin portion outer diameter 25 is formed longer than the sealing portion outer diameter 21 (the inner diameter of the opening portion 30). Therefore, the longer the cooling fins are formed, the more the heat radiation performance is improved.
  • the power conversion device 1 includes a flow path forming body 9 that forms a flow path space for flowing a coolant, a module case 20 that is inserted into the flow path space and is in contact with the coolant that has flowed into the flow path space, It has
  • the flow path forming body 9 has a contact surface 12 provided in the flow path space in the direction in which the module case 20 is inserted into the flow path space, and a contact surface 12 formed on the back side of the abutment surface 12 in the insertion direction. , and an opening 30 having an outer circumference smaller than that of the abutment surface 12 .
  • the module case 20 has a flange portion 15 that abuts against the abutment surface 12 and a fitting portion 21 in which a seal member 17 for fitting into the inner peripheral surface of the opening 30 is arranged.
  • the module case 20 accommodates the semiconductor element, and the terminal 19 connected to the semiconductor element protrudes from the opening 30 to the outside of the flow path forming body 9 . By doing so, it is possible to make an electrical connection with the parts in the device.
  • the flange portion 15 has a plurality of projecting portions 28 projecting toward the contact surface 12 . By doing so, the production process of the flange portion 15 can be reduced.
  • the flow path forming body 9 has a module insertion hole 22 provided for inserting the module case 20 .
  • the module insertion hole 22 is provided on the opposite side of the opening 30 in the channel space, and the channel space is sealed by the channel cover 3 attached to the module insertion hole 22 . By doing so, the number of parts for pressing the module 2 can be reduced.
  • a separate pressing member 23 is installed between the module case 20 and the water channel cover 3 to fix the module case 20 in the channel space. By doing so, the reliability of the device 1 can be improved.
  • the module case 20 has a heat radiation fin portion 29 formed with fins projecting in a direction perpendicular to the insertion direction.
  • the radiation fin portion 29 is formed such that the outer diameter 25 of the radiation fin portion is larger than the outer diameter 24 of the fitting portion.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and other configurations can be combined without departing from the scope of the invention. Moreover, the present invention is not limited to those having all the configurations described in the above embodiments, and includes those having some of the configurations omitted.

Abstract

電力変換装置は、冷媒を流すための流路空間を形成する流路形成体と、前記流路空間内に挿入され、前記流路空間内に流入した前記冷媒に接するモジュールケースと、を備えた電力変換装置であって、前記流路形成体は、前記流路空間において、前記モジュールケースが前記流路空間に挿入方向に対して設けられる当接面と、前記挿入方向において前記当接面よりも奥側に形成され、かつ前記当接面よりも小さい外周を有する開口部と、を有し、前記モジュールケースは、前記当接面と当接するフランジ部と、前記開口部の内周面に嵌合するためのシール部材が配置される嵌合部と、が形成される。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　インバータは、直流と交流を切り替えるための電力変換モジュールを備えているが、このモジュールは電流により発熱するため、水路を設けて冷却する必要がある。冷却水を流入すると、水圧によりモジュールは浮き上がる方向に応力が加わるため、モジュールが浮き上がらないようにする押さえ構造が必要になる。
　本願発明の背景技術として、下記の特許文献１には、装置が備える押付け用部材が、中間部を介して、パワー半導体ユニットを圧接する方向に放熱部を押付けるようにして、ケースのフランジ部の傾斜面に作用させている電力変換装置が記載されている。このようにすることで、ケースの放熱部とパワー半導体ユニットとの離間を抑制し、電力変換装置の構造を簡素にして安価にしつつ、強度も上げている技術が開示されている。
特許第５８７９２９２号公報
　特許文献１の構成では、封止材の上部にあるモジュール上面と流路形成体の内面とを互いに突き当てている構造を設けていることで、流路形成体の変形を防ぐために突き当てている流路形成体の一部を厚肉にしなければならなかった。また、流路形成体に対して、水路を封止する側からモジュールを挿入していたため、モジュールを封止して押さえるための板バネが必要になることで部品点数が増え、板バネとモジュールから伸びるバスバとの絶縁確保のための絶縁シートが必要になり、さらに部品点数が増える課題があった。
　以上を鑑みて、本発明は、低コスト化と小型化とを両立させた電力変換装置を提供することが課題である。
　本発明の電力変換装置は、冷媒を流すための流路空間を形成する流路形成体と、前記流路空間内に挿入され、前記流路空間内に流入した前記冷媒に接するモジュールケースと、を備えた電力変換装置であって、前記流路形成体は、前記流路空間において、前記モジュールケースが前記流路空間に挿入方向に対して設けられる当接面と、前記挿入方向において前記当接面よりも奥側に形成され、かつ前記当接面よりも小さい外周を有する開口部と、を有し、前記モジュールケースは、前記当接面と当接するフランジ部と、前記開口部の内周面に嵌合するためのシール部材が配置される嵌合部と、が形成される。
　本発明によれば、低コスト化と小型化とを両立させた電力変換装置を提供できる。
電力変換装置の全体分解斜視図。 本発明の一実施形態に係る、モジュールの説明図。 本発明の一実施形態に係る、流路形成体とモジュールケースの構成図。 従来のモジュール組立図。 本発明の一実施形態に係る、モジュール組立図。 本発明の一実施形態に係る、モジュールの絶縁距離を説明する図。 本発明の一実施形態に係る、モジュールのフランジ部を説明する図。 本発明の一実施形態に係る、押さえ部材を説明する図。 本発明の一実施形態に係る、放熱フィン部の外径を説明する図。
　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。
（一実施形態および電力変換装置構成）
　図１は、電力変換装置の全体分解斜視図である。
　電力変換装置１は、筐体５に一体成型された流路形成体に、電力変換用のモジュール２が挿入され、流路形成体に設けられている冷媒流路を流れる冷却水は、モジュール２に組付けられている封止材とゴム製の水路カバー３で流路空間を密閉することにより、封止される。
　モジュール２にはバスバ部４が接続される。バスバ部４は、モジュール２と、基板６などの電力変換装置１の内部の部品と、の電力の交換を行っており、基板６により筐体５に固定されている。カバー７は、筐体５に組付けられることで、電力変換装置１の内部を密閉し、気密性を保っている。
　水路パイプ８は、筐体５に組付けられ、水路パイプ８を介して外部から引き込まれる冷却水が、電力変換装置１の内部の冷媒流路を経由して全体に流れることで、電力変換装置１が冷却される。
　図２は、本発明の一実施形態に係る、モジュールの説明図である。図２（ａ）は、モジュールの斜視図、図２（ｂ）は、モジュールの側面図である。
　モジュール２は、図２の上から順に、接続端子１９、嵌合部２１（封止部２１）、モジュールフランジ部１５（以下、フランジ部１５）、冷却部２６、で構成されている。
　接続端子１９は、コネクタ等に挿入されることで、モジュール２と電力変換装置１に搭載される部品（バスバ部４など）とが電気的に接続される。バスバ部４（図１）から接続端子１９を介してモジュール２に電力が供給されることで、モジュール２に発熱が生じる。
　モジュール２において、接続端子１９の下部には封止部２１が形成されている。この封止部２１には、シール部材であるＯリングを嵌合させる溝が設けられている。封止部２１の下部には、フランジ部１５が形成されており、これにより、筐体５に収納されたモジュール２が冷却水によって浮き上がることを防止する。
　冷却部２６は、モジュール２で発生した熱を筐体内に流れる冷却水に放熱する部分であり、冷却水が冷却部２６に接触して流れることによりモジュール２は冷却される。なお、冷却部２６には、放熱効果を向上させるために冷却フィンが設けられる。
　図３は、本発明の一実施形態に係る、流路形成体とモジュールケースの構成図である。
　図３には、筐体５と一体である流路形成体９と、半導体素子を備え冷却が必要なモジュールケース２０と、の構成が示されている。モジュール挿入方向１４に従って、流路形成体９の内部の流路空間に対して、半導体素子と接続される接続端子１９側から、モジュールケース２０が挿入されている。モジュールケース２０は、フランジ部１５と流路形成体９に設けられた当接面１２とが当接すると、その配置が固定される。なお、モジュール挿入方向１４は、図３では上向きの方向であるが、図１では下向きの方向となる。すなわち、図１と図３では図の上下が逆転している。
　流路空間でのモジュールケース２０の位置は、フランジ部１５と流路形成体９の当接面１２とにより位置決めされる。当接面１２は、流路空間において、モジュールケース２０が流路空間に挿入される方向に対して設けられている。
　また、シール部材１７（封止材１７）により、流路形成体９とモジュールケース２０との間の流路空間（冷媒流路１３）に流入している冷媒（冷却水）が、流路空間に封止され、流路形成体９の外部のバスバ部４（図１）への流出を防いでいる。封止材１７は例えばＯリングである。
　冷媒流路１３に冷却水を流入させた場合、モジュールケース２０が受ける水圧の方向は図３の上向き方向であるが、フランジ部１５と当接面１２とが当接することで、モジュール２の浮き上がりを防止している。
　流路形成体９には、流路空間において、開口部３０（後述）が設けられる側とは反対側にモジュール挿入孔２２が形成されており、このモジュール挿入孔２２を介して、モジュール挿入方向１４に従ってモジュール２を流路形成体９に挿入している。
　モジュールケース２０から上部に伸びる接続端子１９は、モジュールケース２０のフランジ部１５が流路形成体９の当接面１２に当接するまでに、流路形成体９に形成されている開口部３０から外部へ突き出している。開口部３０は、モジュール挿入方向１４において当接面１２よりも奥側（上部側）に形成され、かつ当接面１２よりも小さい外周を有している。
　モジュールケース２０は、冷却部２６（図２）において、モジュール挿入方向１４に対して直角方向に突出する冷却フィンが設けられている放熱フィン部２９を有している。これにより、モジュールケース２０（モジュール２）の放熱効果を向上させている。
　図４は、従来のモジュール組立図である。図４（ａ）は従来方法によって流路形成体へモジュールを組み込む様子を表す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の方法によって組み込みが完了した様子を表す図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＲ方向から見た図、である。
　従来技術の場合では、流路形成体９Ａに対して図４の上部（封止側）からモジュール２Ａを収納するようになっており、モジュール２Ａの固定のために、流路形成体９Ａに対して、図４の上面から別部品で押さえを設ける必要がある。
　図４（ａ）に示すように、流路形成体９Ａに収納するモジュール２Ａを、板バネ１０で押さえつけボルトで固定している。さらに、板バネ１０とモジュール２Ａが接続するバスバ部４（図１）や接続端子１９との間には、絶縁確保のための絶縁シート１１を設ける必要があり、図４（ｃ）に示すように、部品点数が多くなって流路形成体９Ａの上部が層状になっている課題がある。
　図５は、本発明の一実施形態に係る、モジュール組立図である。図５（ａ）は本発明の方法によって流路形成体へモジュールを組み込む様子を表す図、図５（ｂ）は図５（ａ）の方法によって組み込みが完了した様子を表す図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＴ方向から見た図、である。
　本発明では、従来技術による組立方法とは異なり、図５の上部側（封止側）とは反対側からモジュール２を流路形成体９に挿入している。また、モジュールケース２０にフランジ部１５を設けているため、流路形成体９の当接面１２との当接によって上面への移動ができなくなることで、モジュールケ－ス２０を押さえるための部品を設ける必要がなく、部品点数を削減できている。
　図６は、本発明の一実施形態に係る、モジュールの絶縁距離を説明する図である。
　図５で説明した構成において、押さえつけるための板バネ１０（図４）を使用しないことで、固定用のボルトが不要になる。同時に、モジュールケース２０が流路空間内において生じる浮力を抑制するために流路形成体９の上面を肉厚にさせる必要がない。またさらに、接続端子１９（バスバ）と周辺部品（流路形成体）との絶縁距離１８は十分に確保出来ているため、従来使用されていた絶縁シート１１（図４）も不要になり、部品点数をさらに削減できる。これにより、モジュールケース２０（モジュール２）の冷却性能を低下させることなく部品点数を削減できることで、装置の小型化および低コスト化に貢献できる。
　流路空間内での冷却水は、フランジ部１５と封止部２１のどちらも封止箇所として利用できている。従来技術では、封止漏れ対策のために封止用の斜面等を設ける必要があったが、本発明ではそのような形状を設けずに流路形成体９に設けられている貫通穴（開口部３０）をそのまま利用して、フランジ部１５と当接面１２と当接させることができる。そのため、封止用の部品点数が削減されるとともに懸念される封止漏れは生じない。
　図７は、本発明の一実施形態に係る、モジュールのフランジ部を説明する図である。
　封止部２１は、Ｏリングを嵌合させるための溝がモジュール２の外周に沿って形成されており、ここにＯリングを設置することで、流路形成体にモジュール２を設置したときの封止漏れを防止している。
　フランジ部１５には、流路形成体の当接面に向かって突出し、突き当てるための複数の突出部２８が設けられている。これは、フランジ部１５の全面を流路形成体の当接面に突き当てる場合だと、フランジ全面を加工する必要があり、冷却水からの水圧をフランジ全面で受けるためフランジ全面に剛性が必要になる課題が生じる。しかし、本発明のようにフランジ部１５の面の一部を突出させて当接面に突き当てる構造にすることで、フランジ部１５の加工面を削減し、工程時間の低減ができる。また、フランジ部１５の一部を突き当て構造に使用するため、突き当てに使用しないフランジ部１５の形状を最適化し、肉厚部分の削減ができる。
　なお、フランジ部１５上の突出部２８の位置については、図７に示すように、必ずしもモジュール２の両端２箇所の４箇所に設ける必要は無く、フランジ面全面に所定の間隔をとって突出部２８を設ける構造としてもよい。また、その突出部２８の形状はフランジ上に設置できる形状であれば、形状を限定しなくてもよい。
　図８は、本発明の一実施形態に係る、押さえ部材を説明する図である。
　モジュールケース２０は、水路カバー３との間に押さえ部材２３を挟むことで固定される。これにより、組立時の押さえ治具はこれ以外に不要であり、押さえに必要な工数も低減できる。また、電力変換装置１は車両に搭載されるため、常に振動が加わる状態にあるが、この構成を適用することで、共振を抑制することができ、電力変換装置の信頼性を向上させることが出来る。
　図９は、本発明の一実施形態に係る、放熱フィン部の外径を説明する図である。
　放熱フィン部２９の冷却フィンは、流路形成体９の流路空間の中に挿入される際に挿入できるフィン長の範囲で形成されている。また、この放熱フィン部外径２５は、封止部外径２１(開口部３０の内径)よりも長く形成されている。そのため、冷却フィンが長く形成される分、放熱性能が向上している。
　以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）電力変換装置１は、冷媒を流すための流路空間を形成する流路形成体９と、流路空間内に挿入され、流路空間内に流入した冷媒に接するモジュールケース２０と、を備えている。流路形成体９は、流路空間において、モジュールケース２０が流路空間に挿入される方向に対して設けられる当接面１２と、その挿入方向において当接面１２よりも奥側に形成され、かつ当接面１２よりも小さい外周を有する開口部３０と、を有している。モジュールケース２０は、当接面１２と当接するフランジ部１５と、開口部３０の内周面に嵌合するためのシール部材１７が配置される嵌合部２１と、が形成される。このようにしたことで、低コスト化と小型化とを両立させた電力変換装置１を提供できる。
（２）電力変換装置１において、モジュールケース２０は半導体素子を収納し、半導体素子と接続される端子１９は、開口部３０から流路形成体９の外部へ突出する。このようにしたことで、装置内の部品と電気的接続ができる。
（３）電力変換装置１において、フランジ部１５は、当接面１２に向かって突出する複数の突出部２８を有する。このようにしたことで、フランジ部１５の生産工程を低減できる。
（４）電力変換装置１において、流路形成体９は、モジュールケース２０を挿入するために設けられたモジュール挿入孔２２を有する。モジュール挿入孔２２は、流路空間において、開口部３０が設けられる側とは反対側に設けられており、流路空間は、モジュール挿入孔２２に対して取り付けられる水路カバー３によって密閉される。このようにしたことで、モジュール２を押さえつけるための部品点数を削減できる。
（５）電力変換装置１において、モジュールケース２０と水路カバー３との間には、流路空間内でモジュールケース２０を固定するための別体の押さえ部材２３が設置されている。このようにしたことで、装置１の信頼性を向上させることができる。
（６）電力変換装置１において、モジュールケース２０は、挿入方向に対して直角方向に突出するフィンが形成される放熱フィン部２９を有する。放熱フィン部２９は、放熱フィン部の外径２５が、嵌合部の外径２４よりも大きくなるように、形成されている。このようにしたことで、モジュール２の冷却効果を向上させることができる。
　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…電力変換装置
２、２Ａ…モジュール
３…水路カバー
４…バスバ部
５…筐体
６…基板
７…カバー
８…水路パイプ
９、９Ａ…流路形成体
１０…板バネ
１１…絶縁シート
１２…当接面
１３…冷媒流路
１４…モジュール挿入方向
１５…モジュールフランジ部
１７…シール部材（封止材）
１８…接続端子と周辺部品との絶縁距離
１９…接続端子
２０…モジュールケース
２１…嵌合部（封止部）
２２…モジュール挿入孔
２３…押さえ部材
２４…嵌合部外径（封止部外径）
２５…放熱フィン部外径
２６…冷却部
２８…突出部
２９…放熱フィン部
３０…開口部

Claims (6)

  1. 　冷媒を流すための流路空間を形成する流路形成体と、
    　前記流路空間内に挿入され、前記流路空間内に流入した前記冷媒に接するモジュールケースと、を備えた電力変換装置であって、
    　前記流路形成体は、前記流路空間において、前記モジュールケースが前記流路空間に挿入される挿入方向に対して設けられる当接面と、前記挿入方向において前記当接面よりも奥側に形成され、かつ前記当接面よりも小さい外周を有する開口部と、を有し、
    　前記モジュールケースは、前記当接面と当接するフランジ部と、前記開口部の内周面に嵌合するためのシール部材が配置される嵌合部と、が形成される
    　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、
    　前記モジュールケースは半導体素子を収納し、
    　前記半導体素子と接続される端子は、前記開口部から前記流路形成体の外部へ突出する
    　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、
    　前記フランジ部は、前記当接面に向かって突出する複数の突出部を有する
    　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、
    　前記流路形成体は、前記モジュールケースを挿入するために設けられたモジュール挿入孔を有し、
    　前記モジュール挿入孔は、前記流路空間において、前記開口部が設けられる側とは反対側に設けられており、
    　前記流路空間は、前記モジュール挿入孔に対して取り付けられる水路カバーによって密閉される
    　電力変換装置。
  5. 　請求項４に記載の電力変換装置であって、
    　前記モジュールケースと前記水路カバーとの間には、前記流路空間内で前記モジュールケースを固定するための別体の押さえ部材が設置されている
    　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、
    　前記モジュールケースは、前記挿入方向に対して直角方向に突出するフィンが形成される放熱フィン部を有し、
    　前記放熱フィン部は、前記放熱フィン部の外径が、前記嵌合部の外径よりも大きくなるように、形成されている
    　電力変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010110143A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Hitachi Automotive Systems Ltd 電力変換装置および電動車両
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