電力変換装置
【課題】半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニット２を、ケース３に収容してなる電力変換装置１。半導体積層ユニット２は、冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、ケース３に固定されている。流路構成部品の一部は、固定用突出部２２１を備え、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。半導体積層ユニット２は、内部に冷媒流路を備えた複数の冷却管２２０と、複数の半導体モジュール２１とによって構成されており、複数の冷却管２２０のうちの一部が、固定用突出部２２１を備えている。
【解決手段】半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニット２を、ケース３に収容してなる電力変換装置１。半導体積層ユニット２は、冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、ケース３に固定されている。流路構成部品の一部は、固定用突出部２２１を備え、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。半導体積層ユニット２は、内部に冷媒流路を備えた複数の冷却管２２０と、複数の半導体モジュール２１とによって構成されており、複数の冷却管２２０のうちの一部が、固定用突出部２２１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されたインバータ、コンバータ等の電力変換装置として、半導体モジュールと冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを備えたものがある（特許文献１、２）。
かかる電力変換装置においては、上記半導体積層ユニットがケース内に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特許第４００３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、上記電力変換装置が車両に搭載された場合において、車両の振動が電力変換装置に伝わる。このとき、半導体積層ユニットがケースに対しても振動することとなると、半導体モジュールと冷媒流路とがずれるおそれがある。その結果、冷媒流路による半導体モジュールの冷却効率が低下して、半導体モジュールの温度上昇を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、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冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを、ケースに収容してなる電力変換装置において、
上記半導体積層ユニットは、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置においては、上記半導体積層ユニットが、上記流路構成部品の一部において上記ケースに固定されている。これにより、ケースに対する半導体積層ユニットの振動を抑制することができる。その結果、半導体モジュールと冷媒流路との間のずれを防ぐことができ、冷媒流路による半導体モジュールの冷却性能の低下を防ぐことができる。
以上のごとく、本発明によれば、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】実施例１における、固定用突出部と被固定部とをボルトによって固定した状態を示す側面説明図。
【図４】実施例１における、固定用突出部と被固定部とをリベットによって固定した状態を示す側面説明図。
【図５】実施例２における、電力変換装置の平面図。
【図６】実施例２における、固定用突出部と被固定部との（ａ）固定前の状態を示す側面説明図、（ｂ）加圧前の状態を示す側面説明図、（ｃ）かしめによって固定した状態を示す側面説明図。
【図７】実施例３における、電力変換装置の平面図。
【図８】実施例３における、固定用突出部と被固定部とを抵抗溶接によって固定した状態を示す側面説明図。
【図９】実施例３における、固定用突出部と被固定部とをアーク溶接によって固定した状態を示す側面説明図。
【図１０】実施例４における、電力変換装置の平面図。
【図１１】実施例５における、電力変換装置の平面図。
【図１２】実施例６における、電力変換装置の平面図。
【図１３】実施例６における、（ａ）冷却管と被固定部とを連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１４】実施例７における、電力変換装置の平面図。
【図１５】実施例７における、（ａ）冷却管と電子部品とを連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図。
【図１６】実施例７における、（ａ）冷却管と電子部品とをシール材を配設して連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子と、上記半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子とを、上記半導体積層ユニットの積層方向に直交する方向に突出させてなり、上記流路構成部品の一部は、積層方向に直交すると共に上記制御端子及び上記主電極端子に直交する方向に突出した固定用突出部を備え、該固定用突出部が上記ケースに固定されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記流路構成部品の一部に上記固定用突出部を形成することにより、上記半導体積層ユニットと上記ケースとの固定箇所を冷媒流路から離れた部分に形成できる。すなわち、上記半導体積層ユニットにおける上記流路構成部品の冷媒流路の形成に影響を与えることなく、上記半導体積層ユニットと上記ケースとを固定することができる。
【００１０】
また、上記半導体積層ユニットは、内部に上記冷媒流路を備えた複数の冷却管と、複数の上記半導体モジュールとによって構成されており、上記複数の冷却管のうちの一部が、上記固定用突出部を備えていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記複数の冷却管のうちの一部を他の冷却管と形状を異ならせることにより、容易に上記固定用突出部を形成できる。そのため簡易な構造によって、上記半導体積層ユニットと上記ケースとを固定することができる。
【００１１】
また、上記半導体積層ユニットは、積層方向の前端に、積層方向へ突出した冷媒導入管及び冷媒排出管を備え、上記半導体積層ユニットにおける積層方向の中央よりも後端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つに、上記固定用突出部が形成されていることが好ましい（請求項４）。この場合には、より振動の影響を受けやすい上記半導体積層ユニットの後端側をケースに対して固定することで、半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
また、上記半導体積層ユニットにおいて、上記冷媒導入管及び冷媒排出管が形成されている側を「前端側」その反対側を「後端側」として、以下、説明する。
【００１２】
また、上記複数の冷却管のうち後端に配された冷却管は、上記固定用突出部を備えていることが好ましい（請求項５）。この場合には、最も振動の影響を受けやすく、最も振れやすい上記半導体積層ユニットの後端をケースに対して固定することで、半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上記複数の冷却管のうち積層方向の中央よりも前端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つにも、上記固定用突出部が形成されていることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記半導体積層ユニットの後端側のみならず前端側も固定することで、ケースに対して上記半導体積層ユニットをバランスよく固定でき、上記半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、上記半導体積層ユニットと上記ケースとは溶接によって固定されていることが好ましい（請求項７）。この場合には、上記電力変換装置の製造において、上記半導体積層ユニットの半導体モジュールとケース内に配設されるバスバとの溶接の際に、上記半導体積層ユニットのケースに対する固定を同一工程内で行うことができる。そのため、上記電力変換装置の生産効率を向上させることができる。
【００１５】
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記ケースと一体的に形成されていてもよい（請求項８）。この場合には、上記半導体積層ユニットを上記ケースに対して確実に固定することできる。
【００１６】
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記電力変換装置の一部を構成する電子部品であってもよい（請求項９）。この場合には、上記電子部品を冷却しつつ、該電子部品によって、上記半導体積層ユニットをケースに固定することができる。
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品としての上記電子部品は、リアクトル又はコンデンサとすることが好ましい。この場合には、比較的質量が大きくなりやすいリアクトル又はコンデンサにおいて上記半導体積層ユニットをケースに固定することとなるため、上記半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図１〜図４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却媒体を流通させる冷媒流路（図示略）とを積層してなる半導体積層ユニット２を、ケース３に収容して形成されている。
また、半導体積層ユニット２は、冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品である冷却管２２０の一部において、ケース３に固定されている。
【００１８】
図２に示すごとく、半導体モジュール２１は、半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子２１１と、半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子２１２とを、半導体積層ユニット２の積層方向（以下において、適宜「Ｘ方向」という）に直交する方向（以下において、適宜「Ｚ方向」という）に突出させて形成されている。
【００１９】
また、図１に示すごとく、冷却管２２０の一部は、積層方向（Ｘ方向）に直交すると共に制御端子２１１及び主電極端子２１２に直交する方向（以下において、適宜「Ｙ方向」という）に突出した固定用突出部２２１を有している。そして、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。
【００２０】
半導体積層ユニット２は、半導体モジュール２１と冷却管２２０とを交互に積層してなる。そして、半導体モジュール２１は両主面から冷却管２２０によって挟持されている。また、隣り合う冷却管２２０の間には２個の半導体モジュール２１が挟持されている。
【００２１】
また、複数の冷却管２２０は、積層方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に長く、Ｙ方向に沿って冷媒流路を内部に形成している。そして、積層方向（Ｘ方向）に隣り合う冷却管２２０同士は、長手方向の両端において連結管２３によって互いに連結されている。
【００２２】
また、冷却管２２０は、積層方向（Ｘ方向）の一端（前端）に配置された冷却管２２０における幅方向（Ｙ方向）の両端部において冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４を有する。これにより、冷媒導入管２２３から導入された冷却媒体は、連結管２３を適宜通り、各冷却管２２０に分配されると共に、その長手方向（Ｙ方向）に流通する。そして、各冷却管２２０を流れる間に、冷却媒体が半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、連結管２３を適宜通り、冷却排出管２２４に導かれ、冷却管２２０から排出される。
【００２３】
このように構成された半導体積層ユニット２における積層方向（Ｘ方向）の中央よりも後端に近い位置に配された冷却管２２０の一つに、固定用突出部２２１が形成されている。具体的には、後端から２本目の冷却管２２０がＹ方向の双方へ、他の冷却管２２０よりも突出して形成されており、この突出部分が固定用突出部２２１を構成している。
【００２４】
半導体積層ユニット２は、図１、図２に示すごとく、ケース３内に収容されている。
ケース３は、底部３０と、底部３０の端縁部からＺ方向に立設される壁部３２とによって構成されている。また、ケース３は、壁部３２の立設側端部において開放されている。また、ケース３の底部３０には、制御端子２１１を突出させる開放孔３３が形成されている。そして、図１、図３に示すごとく、ケース３の底部３０からケース３の内側に対して、Ｚ方向に突出する被固定部３１が形成されている。被固定部３１は、ケース３の底部３０の後端側において、開放孔３３を挟んで一対形成されている。
【００２５】
このように構成されたケース３において、半導体積層ユニット２における冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４は、ケース３における一つの壁部３２から突出している。また、冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４は、壁部３２においてクランプ等によって支持されている。
そして、半導体積層ユニット２に設けた固定用突出部２２１がケース３に固定されている。具体的には、ケース３の底部３０から突出した一対の被固定部３１に、それぞれ一対の固定用突出部２２１が固定されている。これにより、半導体積層ユニット２は、ケース３内に収容されると共にケース３に固定されている。
【００２６】
固定用突出部２２１と被固定部３１とは、図３に示すごとく、ボルト４によって固定することができる。すなわち、固定用突出部２２１及び被固定部３１には、それぞれボルト４が挿通可能な挿通孔２２２、３１０が形成されている。そして、被固定部３１と固定用突出部２２１とは、互いにＸ方向に重ね合わされ、被固定部３１及び固定用突出部２２１の挿通孔３１０、２２２においてボルト４によってねじ締めされて固定されている。
【００２７】
なお、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段については、何ら限定されるものではない。例えば、図４に示すごとく、挿通孔２２２、３１０に対してリベット５を挿嵌させて固定してもよい。或いは、後記の実施例２、３に示すごとく、固定用突出部２２１に対して被固定部３１をかしめ固定してもよいし、或いは被固定部３１に対して固定用突出部２２１を溶接することによって固定してもよい。
【００２８】
また、本例における固定用突出部２２１は、半導体積層ユニット２の中央よりも後端側の一つの冷却管２２０に形成されている。しかし、固定用突出部２２１の形成数は限定されるものではなく、固定用突出部２２１を複数の冷却管２２０に形成してもよい。
【００２９】
なお、固定用突出部２２１は、上述のごとく、冷却管２２０と一体的に形成されている。しかし、かかる構成に限定されるものはなく、積層した際に半導体積層ユニット２の他の部分よりもＹ方向に所定範囲の突出部分を形成できればよい。そのため、例えば、固定用突出部２２１を冷却管２２０とは別部品として形成し、これを冷却管２２０に固定して形成してもよい。
【００３０】
次に、本例の電力変換装置１の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１においては、半導体積層ユニット２が、流路構成部品（冷却管２２０）の一部においてケース３に固定されている。これにより、ケース３に対する半導体積層ユニット２の振動を抑制することができる。その結果、半導体モジュール２１と冷媒流路との間のずれを防ぐことができ、冷媒流路による半導体モジュール２１の冷却性能の低下を防ぐことができる。
【００３１】
また、流路構成部品（冷却管２２０）の一部は、固定用突出部２２１を備え、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。これによって、流路構成部品（冷却管２２０）の一部に固定用突出部２２１を形成することにより、半導体積層ユニット２とケース３との固定箇所を冷媒流路から離れた部分に形成できる。すなわち、半導体積層ユニット２における流路構成部品（冷却管２２０）の冷媒流路の形成に影響を与えることなく、半導体積層ユニット２とケース３とを固定することができる。
【００３２】
また、半導体積層ユニット２は、内部に冷媒流路を備えた複数の冷却管２２０と、複数の半導体モジュール２１とによって構成されており、複数の冷却管２２０のうちの一部が、固定用突出部２２１を備えている。これによって、複数の冷却管２２０のうちの一部を他の冷却管２２０と形状を異ならせることにより、容易に固定用突出部２２１を形成できる。そのため簡易な構造によって、半導体積層ユニット２とケース３とを固定することができる。
【００３３】
また、半導体積層ユニット２は、積層方向（Ｘ方向）の前端に、積層方向（Ｘ方向）へ突出した冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４を備え、半導体積層ユニット２における積層方向（Ｘ方向）の中央よりも後端に近い位置に配された冷却管２２０の少なくとも一つに、固定用突出部２２１が形成されている。これによって、より振動の影響を受けやすい半導体積層ユニット２の後端側をケース３に対して固定することで、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
以上のごとく、本例によれば、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
【００３４】
（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段をかしめ固定とした例である。
本例においては、図６（ａ）に示すごとく、かしめ固定前の被固定部３１のＺ方向の高さが、固定用突出部２２１よりも高くなるように、延出部３１１と基部３１２を有して形成されている。そして、両者をかしめ固定する際には、図６（ｂ）に示すごとく、被固定部３１の延出部３１１を、固定用突出部２２１の上端側を覆うように折り返す。
【００３５】
そして、固定用突出部２２１を延出部３１１と基部３１２との内側に挟んだ状態において、同図に示す矢印Ｂの方向から延出部３１１と基部３１２とを、固定用突出部２２１にかしめる。これによって、図６（ｃ）に示すごとく、固定用突出部２２１と被固定部３１とが固定される。
その他、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００３６】
（実施例３）
本例は、図７〜図９に示すごとく、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段について、被固定部３１に対して、固定用突出部２２１を溶接した例である。
本例においては、図７に示すごとく、固定用突出部２２１における被固定部３１との当接部分２２９においてＸ方向の厚みを冷却管２２０よりも薄くしている。そして、この厚みの小さい当接部分２２９において、固定用突出部２２１と被固定部３１とが溶接されている。また、溶接の種類としては、抵抗溶接、アーク溶接等を用いることができる。
【００３７】
抵抗溶接を採用する場合、例えば、図８に示すごとく、被固定部３１に固定用突出部２２１側へ突出するように屈曲した屈曲部２２５を形成する。そして、固定用突出部２２１と屈曲部２２５との当接面を溶接部２２６とすることができる。
また、アーク溶接を採用する場合、例えば、図９に示すごとく、固定用突出部２２１及び被固定部３１の上端部を溶接部２２６とすることができる。
その他は、実施例１と同様である。
【００３８】
本例においては、半導体積層ユニット２とケース３とが溶接によって固定されている。本例の場合には、電力変換装置１の製造において、半導体積層ユニット２の半導体モジュール２１とケース３内に配設されるバスバ（図示略）との溶接の際に、半導体積層ユニット２のケース３に対する固定を同一工程内で行うことができる。そのため、電力変換装置１の生産効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３９】
（実施例４）
本例は、図１０に示すごとく、複数の冷却管２２０のうち後端に配された冷却管２２０に、固定用突出部２２１を形成した例である。
本例における固定用突出部２２１は、半導体積層ユニット２の複数の冷却管２２０のうち、後端に配された冷却管２２０に形成されている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４０】
本例においては、複数の冷却管２２０のうち後端に配された冷却管２２０は、固定用突出部２２１を備えている。本例の場合には、最も振動の影響を受けやすく、最も振れやすい半導体積層ユニット２の後端をケース３に対して固定することで、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４１】
（実施例５）
本例は、図１１に示すごとく、前端に配された冷却管２２０にも固定用突出部２２１を形成した例である。つまり、前端及び後端に配された冷却管２２０が、それぞれ固定用突出部２２１を備えている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４２】
本例の場合には、半導体積層ユニット２の後端側のみならず前端側も固定することで、ケース３に対して半導体積層ユニット２をバランスよく固定でき、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４３】
（実施例６）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、ケース３に固定された流路構成部品である立設プレート３４が、ケース３と一体的に形成されている例である。なお、図１３においては、半導体モジュール２１は省略されている。
【００４４】
本例においては、図１２、図１３に示すごとく、ケース３の底部３０からＺ方向に立設した立設プレート３４が、ケース３と一体的に形成されている。そして、立設プレート３４は、Ｙ方向に開放孔３３を跨いで長尺に形成されている。このように形成された立設プレート３４は、半導体積層ユニット２における複数の冷却管２２０及び複数の半導体モジュール２１と共に積層されている。
【００４５】
また、図１２に示すごとく、立設プレート３４の両面には、半導体モジュール２１が接触配置されている。つまり、立設プレート３４に接触した半導体モジュール２１は、立設プレート３４とこれに隣接する冷却管２２０との間に挟持された状態にある。言い換えれば、本例の電力変換装置１は、実施例１に示した電力変換装置１における半導体積層ユニット２の一つの冷却管２２０を立設プレート３４に置き換えたような構造となっている。
【００４６】
そして、図１３（ａ）、（ｂ）に示すごとく、立設プレート３４には、Ｙ方向の両端部付近に、Ｘ方向へ貫通した連通部３１３が冷媒流路の一部として形成されている。それゆえ、立設プレート３４は流路構成部品の一種である。そして、隣接する冷却管２２０との間で冷媒流路を連結する連結管２３が、立設プレート３４の連通部３１３に接続されている。この連結管２３は、冷却管２２０同士をつなぐ連結管２３と同様の形状を有するものとしてもよいし、異なる形状としてもよい。
【００４７】
また、連通部３１３と連結管２３との接続部分は、例えば、連通部３１３の外周部と連結管２３との間において、ろう付け、接着剤による接着、或いはＯリング等のシール材の配設等によって、冷却媒体の漏れを防ぐよう構成されている。ただし、Ｏリング等のシール材を用いる場合には、連結管２３と立設プレート３４とを互いに固定するために接着剤やろう材等による固定手段を併用する必要がある。
【００４８】
なお、本例においては、立設プレート３４が冷却管２２０よりもＹ方向の双方に突出しているが、立設プレート３４のＹ方向の長さは冷却管２２０と同等であってもよい。また、連結管２３と連結される一対の連通部３１３が形成できる範囲で、冷却管２２０よりも立設プレート３４がＹ方向に短くてもよい。
その他は、実施例１と同様である。
【００４９】
本例の場合には、ケース３に固定された流路構成部品（立設プレート３４）は、ケース３と一体的に形成されている。これによって、半導体積層ユニット２をケース３に対して確実に固定することできる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
（実施例７）
本例は、図１４〜図１６に示すごとく、ケース３に固定された流路構成部品として、電力変換装置１の一部を構成する電子部品６を用いた例である。この電子部品６は、例えば、リアクトルもしくはコンデンサ等とすることが好ましい。
【００５１】
図１４に示すごとく、電子部品６は、ケース３の底部３０において、開放孔３３を跨ぐようにＹ方向に長尺な状態で配置され底部３０に固定されている。そして、電子部品６は、半導体積層ユニット２における複数の冷却管２２０及び複数の半導体モジュール２１と共に積層されている。電子部品６の両面には、冷却管２２０が接触配置されている。つまり、本例の電力変換装置１は、実施例１に示した電力変換装置１における半導体積層ユニット２において、積層方向（Ｘ方向）の一部に電子部品６を積層した構造となっている。
【００５２】
電子部品６は、電子部品６に接触する冷却管２２０以外の冷却管２２０と、Ｙ方向の長さが略同等もしくはそれよりも長く形成されている。そして、電子部品６に接触する２つの冷却管２２０は、Ｙ方向の長さが他の冷却管２２０と同等もしくはそれよりも長く形成されている。
そして、電子部品６におけるＹ方向の両端部付近に、Ｘ方向へ貫通した連通部６０が冷媒流路の一部として形成されている。それゆえ、電子部品６は流路構成部品の一種である。
【００５３】
図１５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、電子部品６に接触した冷却管２２０は、電子部品６と反対側に隣接する他の冷却管２２０と連結する連結管２３の形成箇所と、Ｙ方向及びＺ方向の位置が同じ部分に開口部２２７を有する。この開口部２２７と電子部品６の連通部６０が接続されることにより、電子部品６における連通部６０（冷媒流路）と冷却管２２０における冷媒流路とが連結される。
【００５４】
また、電子部品６の連通部６０と冷却管２２０の開口部２２７との接続部分は、例えば、連通部６０の外周部と開口部２２７の外周部との間において、ろう付け、接着剤による接着、或いはＯリング等のシール材の配設等によって、冷却媒体の漏れを防ぐよう構成されている。
【００５５】
ろう材や接着剤を用いて連通部６０と開口部２２７とを接続する場合には、特に別の固定手段を電子部品６と冷却管２２０との間に設ける必要はない。また、この場合、電子部品６及びこれに接触する２つの冷却管２２０のＹ方向の長さは、他の冷却管２２０よりも長くする必要は特にない。
【００５６】
一方、図１６（ａ）、（ｂ）に示すごとく、Ｏリング等のシール材７を用いる場合において、ボルト４等を電子部品６と冷却管２２０との固定手段として用いる場合には、電子部品６及びこれに隣接する２つの冷却管２２０のＹ方向の長さを、他の冷却管２２０よりも長くする。この突出した部分において、ボルト４等を用いて冷却管２２０と電子部品６とを固定することができる。つまり、この電子部品６と冷却管２２０との固定作業を行うために、電子部品６及び冷却管２２０が、他の冷却管２２０よりもＹ方向に突出していることが好ましい。なお、この場合、電子部品６の連通部６０と冷却管２２０の開口部２２７の付近にはボルト４が挿通可能な挿通孔６１、２２８が形成されている。そして、挿通孔６１、２２８にボルト４を挿通させてネジ締めすることによって固定する。
その他は、実施例１と同様である。
【００５７】
本例の場合には、冷却管２２０及び連通部６０内の冷媒流路を流れる冷却媒体によって電子部品６を冷却しつつ、電子部品６によって半導体積層ユニット２をケース３に固定することができる。
また、上記の電子部品６としては、リアクトル又はコンデンサを用いることが好ましい。この場合には、比較的質量が大きくなりやすいリアクトル又はコンデンサにおいて半導体積層ユニット２をケース３に固定することとなるため、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５８】
なお、上記実施例１〜実施例７において示した電力変換装置１の半導体積層ユニット２は、上述のごとく、半導体モジュール２１と冷却管２２０とを積層して構成したものであるが、本発明の電力変換装置１はこれ限定されるものではない。すなわち、例えば、半導体モジュール２１に直接冷却媒体が接触するように冷媒流路を構成した電力変換装置１においても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
２１ 半導体モジュール
２２０ 冷却管
２２１ 固定用突出部
３ ケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されたインバータ、コンバータ等の電力変換装置として、半導体モジュールと冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを備えたものがある（特許文献１、２）。
かかる電力変換装置においては、上記半導体積層ユニットがケース内に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特許第４００３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、上記電力変換装置が車両に搭載された場合において、車両の振動が電力変換装置に伝わる。このとき、半導体積層ユニットがケースに対しても振動することとなると、半導体モジュールと冷媒流路とがずれるおそれがある。その結果、冷媒流路による半導体モジュールの冷却効率が低下して、半導体モジュールの温度上昇を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、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冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを、ケースに収容してなる電力変換装置において、
上記半導体積層ユニットは、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置においては、上記半導体積層ユニットが、上記流路構成部品の一部において上記ケースに固定されている。これにより、ケースに対する半導体積層ユニットの振動を抑制することができる。その結果、半導体モジュールと冷媒流路との間のずれを防ぐことができ、冷媒流路による半導体モジュールの冷却性能の低下を防ぐことができる。
以上のごとく、本発明によれば、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】実施例１における、固定用突出部と被固定部とをボルトによって固定した状態を示す側面説明図。
【図４】実施例１における、固定用突出部と被固定部とをリベットによって固定した状態を示す側面説明図。
【図５】実施例２における、電力変換装置の平面図。
【図６】実施例２における、固定用突出部と被固定部との（ａ）固定前の状態を示す側面説明図、（ｂ）加圧前の状態を示す側面説明図、（ｃ）かしめによって固定した状態を示す側面説明図。
【図７】実施例３における、電力変換装置の平面図。
【図８】実施例３における、固定用突出部と被固定部とを抵抗溶接によって固定した状態を示す側面説明図。
【図９】実施例３における、固定用突出部と被固定部とをアーク溶接によって固定した状態を示す側面説明図。
【図１０】実施例４における、電力変換装置の平面図。
【図１１】実施例５における、電力変換装置の平面図。
【図１２】実施例６における、電力変換装置の平面図。
【図１３】実施例６における、（ａ）冷却管と被固定部とを連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１４】実施例７における、電力変換装置の平面図。
【図１５】実施例７における、（ａ）冷却管と電子部品とを連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図。
【図１６】実施例７における、（ａ）冷却管と電子部品とをシール材を配設して連結した状態を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子と、上記半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子とを、上記半導体積層ユニットの積層方向に直交する方向に突出させてなり、上記流路構成部品の一部は、積層方向に直交すると共に上記制御端子及び上記主電極端子に直交する方向に突出した固定用突出部を備え、該固定用突出部が上記ケースに固定されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記流路構成部品の一部に上記固定用突出部を形成することにより、上記半導体積層ユニットと上記ケースとの固定箇所を冷媒流路から離れた部分に形成できる。すなわち、上記半導体積層ユニットにおける上記流路構成部品の冷媒流路の形成に影響を与えることなく、上記半導体積層ユニットと上記ケースとを固定することができる。
【００１０】
また、上記半導体積層ユニットは、内部に上記冷媒流路を備えた複数の冷却管と、複数の上記半導体モジュールとによって構成されており、上記複数の冷却管のうちの一部が、上記固定用突出部を備えていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記複数の冷却管のうちの一部を他の冷却管と形状を異ならせることにより、容易に上記固定用突出部を形成できる。そのため簡易な構造によって、上記半導体積層ユニットと上記ケースとを固定することができる。
【００１１】
また、上記半導体積層ユニットは、積層方向の前端に、積層方向へ突出した冷媒導入管及び冷媒排出管を備え、上記半導体積層ユニットにおける積層方向の中央よりも後端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つに、上記固定用突出部が形成されていることが好ましい（請求項４）。この場合には、より振動の影響を受けやすい上記半導体積層ユニットの後端側をケースに対して固定することで、半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
また、上記半導体積層ユニットにおいて、上記冷媒導入管及び冷媒排出管が形成されている側を「前端側」その反対側を「後端側」として、以下、説明する。
【００１２】
また、上記複数の冷却管のうち後端に配された冷却管は、上記固定用突出部を備えていることが好ましい（請求項５）。この場合には、最も振動の影響を受けやすく、最も振れやすい上記半導体積層ユニットの後端をケースに対して固定することで、半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上記複数の冷却管のうち積層方向の中央よりも前端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つにも、上記固定用突出部が形成されていることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記半導体積層ユニットの後端側のみならず前端側も固定することで、ケースに対して上記半導体積層ユニットをバランスよく固定でき、上記半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、上記半導体積層ユニットと上記ケースとは溶接によって固定されていることが好ましい（請求項７）。この場合には、上記電力変換装置の製造において、上記半導体積層ユニットの半導体モジュールとケース内に配設されるバスバとの溶接の際に、上記半導体積層ユニットのケースに対する固定を同一工程内で行うことができる。そのため、上記電力変換装置の生産効率を向上させることができる。
【００１５】
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記ケースと一体的に形成されていてもよい（請求項８）。この場合には、上記半導体積層ユニットを上記ケースに対して確実に固定することできる。
【００１６】
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記電力変換装置の一部を構成する電子部品であってもよい（請求項９）。この場合には、上記電子部品を冷却しつつ、該電子部品によって、上記半導体積層ユニットをケースに固定することができる。
また、上記ケースに固定された上記流路構成部品としての上記電子部品は、リアクトル又はコンデンサとすることが好ましい。この場合には、比較的質量が大きくなりやすいリアクトル又はコンデンサにおいて上記半導体積層ユニットをケースに固定することとなるため、上記半導体積層ユニットの振動を効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図１〜図４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却媒体を流通させる冷媒流路（図示略）とを積層してなる半導体積層ユニット２を、ケース３に収容して形成されている。
また、半導体積層ユニット２は、冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品である冷却管２２０の一部において、ケース３に固定されている。
【００１８】
図２に示すごとく、半導体モジュール２１は、半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子２１１と、半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子２１２とを、半導体積層ユニット２の積層方向（以下において、適宜「Ｘ方向」という）に直交する方向（以下において、適宜「Ｚ方向」という）に突出させて形成されている。
【００１９】
また、図１に示すごとく、冷却管２２０の一部は、積層方向（Ｘ方向）に直交すると共に制御端子２１１及び主電極端子２１２に直交する方向（以下において、適宜「Ｙ方向」という）に突出した固定用突出部２２１を有している。そして、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。
【００２０】
半導体積層ユニット２は、半導体モジュール２１と冷却管２２０とを交互に積層してなる。そして、半導体モジュール２１は両主面から冷却管２２０によって挟持されている。また、隣り合う冷却管２２０の間には２個の半導体モジュール２１が挟持されている。
【００２１】
また、複数の冷却管２２０は、積層方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に長く、Ｙ方向に沿って冷媒流路を内部に形成している。そして、積層方向（Ｘ方向）に隣り合う冷却管２２０同士は、長手方向の両端において連結管２３によって互いに連結されている。
【００２２】
また、冷却管２２０は、積層方向（Ｘ方向）の一端（前端）に配置された冷却管２２０における幅方向（Ｙ方向）の両端部において冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４を有する。これにより、冷媒導入管２２３から導入された冷却媒体は、連結管２３を適宜通り、各冷却管２２０に分配されると共に、その長手方向（Ｙ方向）に流通する。そして、各冷却管２２０を流れる間に、冷却媒体が半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、連結管２３を適宜通り、冷却排出管２２４に導かれ、冷却管２２０から排出される。
【００２３】
このように構成された半導体積層ユニット２における積層方向（Ｘ方向）の中央よりも後端に近い位置に配された冷却管２２０の一つに、固定用突出部２２１が形成されている。具体的には、後端から２本目の冷却管２２０がＹ方向の双方へ、他の冷却管２２０よりも突出して形成されており、この突出部分が固定用突出部２２１を構成している。
【００２４】
半導体積層ユニット２は、図１、図２に示すごとく、ケース３内に収容されている。
ケース３は、底部３０と、底部３０の端縁部からＺ方向に立設される壁部３２とによって構成されている。また、ケース３は、壁部３２の立設側端部において開放されている。また、ケース３の底部３０には、制御端子２１１を突出させる開放孔３３が形成されている。そして、図１、図３に示すごとく、ケース３の底部３０からケース３の内側に対して、Ｚ方向に突出する被固定部３１が形成されている。被固定部３１は、ケース３の底部３０の後端側において、開放孔３３を挟んで一対形成されている。
【００２５】
このように構成されたケース３において、半導体積層ユニット２における冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４は、ケース３における一つの壁部３２から突出している。また、冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４は、壁部３２においてクランプ等によって支持されている。
そして、半導体積層ユニット２に設けた固定用突出部２２１がケース３に固定されている。具体的には、ケース３の底部３０から突出した一対の被固定部３１に、それぞれ一対の固定用突出部２２１が固定されている。これにより、半導体積層ユニット２は、ケース３内に収容されると共にケース３に固定されている。
【００２６】
固定用突出部２２１と被固定部３１とは、図３に示すごとく、ボルト４によって固定することができる。すなわち、固定用突出部２２１及び被固定部３１には、それぞれボルト４が挿通可能な挿通孔２２２、３１０が形成されている。そして、被固定部３１と固定用突出部２２１とは、互いにＸ方向に重ね合わされ、被固定部３１及び固定用突出部２２１の挿通孔３１０、２２２においてボルト４によってねじ締めされて固定されている。
【００２７】
なお、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段については、何ら限定されるものではない。例えば、図４に示すごとく、挿通孔２２２、３１０に対してリベット５を挿嵌させて固定してもよい。或いは、後記の実施例２、３に示すごとく、固定用突出部２２１に対して被固定部３１をかしめ固定してもよいし、或いは被固定部３１に対して固定用突出部２２１を溶接することによって固定してもよい。
【００２８】
また、本例における固定用突出部２２１は、半導体積層ユニット２の中央よりも後端側の一つの冷却管２２０に形成されている。しかし、固定用突出部２２１の形成数は限定されるものではなく、固定用突出部２２１を複数の冷却管２２０に形成してもよい。
【００２９】
なお、固定用突出部２２１は、上述のごとく、冷却管２２０と一体的に形成されている。しかし、かかる構成に限定されるものはなく、積層した際に半導体積層ユニット２の他の部分よりもＹ方向に所定範囲の突出部分を形成できればよい。そのため、例えば、固定用突出部２２１を冷却管２２０とは別部品として形成し、これを冷却管２２０に固定して形成してもよい。
【００３０】
次に、本例の電力変換装置１の作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１においては、半導体積層ユニット２が、流路構成部品（冷却管２２０）の一部においてケース３に固定されている。これにより、ケース３に対する半導体積層ユニット２の振動を抑制することができる。その結果、半導体モジュール２１と冷媒流路との間のずれを防ぐことができ、冷媒流路による半導体モジュール２１の冷却性能の低下を防ぐことができる。
【００３１】
また、流路構成部品（冷却管２２０）の一部は、固定用突出部２２１を備え、固定用突出部２２１がケース３に固定されている。これによって、流路構成部品（冷却管２２０）の一部に固定用突出部２２１を形成することにより、半導体積層ユニット２とケース３との固定箇所を冷媒流路から離れた部分に形成できる。すなわち、半導体積層ユニット２における流路構成部品（冷却管２２０）の冷媒流路の形成に影響を与えることなく、半導体積層ユニット２とケース３とを固定することができる。
【００３２】
また、半導体積層ユニット２は、内部に冷媒流路を備えた複数の冷却管２２０と、複数の半導体モジュール２１とによって構成されており、複数の冷却管２２０のうちの一部が、固定用突出部２２１を備えている。これによって、複数の冷却管２２０のうちの一部を他の冷却管２２０と形状を異ならせることにより、容易に固定用突出部２２１を形成できる。そのため簡易な構造によって、半導体積層ユニット２とケース３とを固定することができる。
【００３３】
また、半導体積層ユニット２は、積層方向（Ｘ方向）の前端に、積層方向（Ｘ方向）へ突出した冷媒導入管２２３及び冷媒排出管２２４を備え、半導体積層ユニット２における積層方向（Ｘ方向）の中央よりも後端に近い位置に配された冷却管２２０の少なくとも一つに、固定用突出部２２１が形成されている。これによって、より振動の影響を受けやすい半導体積層ユニット２の後端側をケース３に対して固定することで、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
以上のごとく、本例によれば、半導体積層ユニットの振動を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
【００３４】
（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段をかしめ固定とした例である。
本例においては、図６（ａ）に示すごとく、かしめ固定前の被固定部３１のＺ方向の高さが、固定用突出部２２１よりも高くなるように、延出部３１１と基部３１２を有して形成されている。そして、両者をかしめ固定する際には、図６（ｂ）に示すごとく、被固定部３１の延出部３１１を、固定用突出部２２１の上端側を覆うように折り返す。
【００３５】
そして、固定用突出部２２１を延出部３１１と基部３１２との内側に挟んだ状態において、同図に示す矢印Ｂの方向から延出部３１１と基部３１２とを、固定用突出部２２１にかしめる。これによって、図６（ｃ）に示すごとく、固定用突出部２２１と被固定部３１とが固定される。
その他、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００３６】
（実施例３）
本例は、図７〜図９に示すごとく、固定用突出部２２１の被固定部３１に対する固定手段について、被固定部３１に対して、固定用突出部２２１を溶接した例である。
本例においては、図７に示すごとく、固定用突出部２２１における被固定部３１との当接部分２２９においてＸ方向の厚みを冷却管２２０よりも薄くしている。そして、この厚みの小さい当接部分２２９において、固定用突出部２２１と被固定部３１とが溶接されている。また、溶接の種類としては、抵抗溶接、アーク溶接等を用いることができる。
【００３７】
抵抗溶接を採用する場合、例えば、図８に示すごとく、被固定部３１に固定用突出部２２１側へ突出するように屈曲した屈曲部２２５を形成する。そして、固定用突出部２２１と屈曲部２２５との当接面を溶接部２２６とすることができる。
また、アーク溶接を採用する場合、例えば、図９に示すごとく、固定用突出部２２１及び被固定部３１の上端部を溶接部２２６とすることができる。
その他は、実施例１と同様である。
【００３８】
本例においては、半導体積層ユニット２とケース３とが溶接によって固定されている。本例の場合には、電力変換装置１の製造において、半導体積層ユニット２の半導体モジュール２１とケース３内に配設されるバスバ（図示略）との溶接の際に、半導体積層ユニット２のケース３に対する固定を同一工程内で行うことができる。そのため、電力変換装置１の生産効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３９】
（実施例４）
本例は、図１０に示すごとく、複数の冷却管２２０のうち後端に配された冷却管２２０に、固定用突出部２２１を形成した例である。
本例における固定用突出部２２１は、半導体積層ユニット２の複数の冷却管２２０のうち、後端に配された冷却管２２０に形成されている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４０】
本例においては、複数の冷却管２２０のうち後端に配された冷却管２２０は、固定用突出部２２１を備えている。本例の場合には、最も振動の影響を受けやすく、最も振れやすい半導体積層ユニット２の後端をケース３に対して固定することで、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４１】
（実施例５）
本例は、図１１に示すごとく、前端に配された冷却管２２０にも固定用突出部２２１を形成した例である。つまり、前端及び後端に配された冷却管２２０が、それぞれ固定用突出部２２１を備えている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４２】
本例の場合には、半導体積層ユニット２の後端側のみならず前端側も固定することで、ケース３に対して半導体積層ユニット２をバランスよく固定でき、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４３】
（実施例６）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、ケース３に固定された流路構成部品である立設プレート３４が、ケース３と一体的に形成されている例である。なお、図１３においては、半導体モジュール２１は省略されている。
【００４４】
本例においては、図１２、図１３に示すごとく、ケース３の底部３０からＺ方向に立設した立設プレート３４が、ケース３と一体的に形成されている。そして、立設プレート３４は、Ｙ方向に開放孔３３を跨いで長尺に形成されている。このように形成された立設プレート３４は、半導体積層ユニット２における複数の冷却管２２０及び複数の半導体モジュール２１と共に積層されている。
【００４５】
また、図１２に示すごとく、立設プレート３４の両面には、半導体モジュール２１が接触配置されている。つまり、立設プレート３４に接触した半導体モジュール２１は、立設プレート３４とこれに隣接する冷却管２２０との間に挟持された状態にある。言い換えれば、本例の電力変換装置１は、実施例１に示した電力変換装置１における半導体積層ユニット２の一つの冷却管２２０を立設プレート３４に置き換えたような構造となっている。
【００４６】
そして、図１３（ａ）、（ｂ）に示すごとく、立設プレート３４には、Ｙ方向の両端部付近に、Ｘ方向へ貫通した連通部３１３が冷媒流路の一部として形成されている。それゆえ、立設プレート３４は流路構成部品の一種である。そして、隣接する冷却管２２０との間で冷媒流路を連結する連結管２３が、立設プレート３４の連通部３１３に接続されている。この連結管２３は、冷却管２２０同士をつなぐ連結管２３と同様の形状を有するものとしてもよいし、異なる形状としてもよい。
【００４７】
また、連通部３１３と連結管２３との接続部分は、例えば、連通部３１３の外周部と連結管２３との間において、ろう付け、接着剤による接着、或いはＯリング等のシール材の配設等によって、冷却媒体の漏れを防ぐよう構成されている。ただし、Ｏリング等のシール材を用いる場合には、連結管２３と立設プレート３４とを互いに固定するために接着剤やろう材等による固定手段を併用する必要がある。
【００４８】
なお、本例においては、立設プレート３４が冷却管２２０よりもＹ方向の双方に突出しているが、立設プレート３４のＹ方向の長さは冷却管２２０と同等であってもよい。また、連結管２３と連結される一対の連通部３１３が形成できる範囲で、冷却管２２０よりも立設プレート３４がＹ方向に短くてもよい。
その他は、実施例１と同様である。
【００４９】
本例の場合には、ケース３に固定された流路構成部品（立設プレート３４）は、ケース３と一体的に形成されている。これによって、半導体積層ユニット２をケース３に対して確実に固定することできる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
（実施例７）
本例は、図１４〜図１６に示すごとく、ケース３に固定された流路構成部品として、電力変換装置１の一部を構成する電子部品６を用いた例である。この電子部品６は、例えば、リアクトルもしくはコンデンサ等とすることが好ましい。
【００５１】
図１４に示すごとく、電子部品６は、ケース３の底部３０において、開放孔３３を跨ぐようにＹ方向に長尺な状態で配置され底部３０に固定されている。そして、電子部品６は、半導体積層ユニット２における複数の冷却管２２０及び複数の半導体モジュール２１と共に積層されている。電子部品６の両面には、冷却管２２０が接触配置されている。つまり、本例の電力変換装置１は、実施例１に示した電力変換装置１における半導体積層ユニット２において、積層方向（Ｘ方向）の一部に電子部品６を積層した構造となっている。
【００５２】
電子部品６は、電子部品６に接触する冷却管２２０以外の冷却管２２０と、Ｙ方向の長さが略同等もしくはそれよりも長く形成されている。そして、電子部品６に接触する２つの冷却管２２０は、Ｙ方向の長さが他の冷却管２２０と同等もしくはそれよりも長く形成されている。
そして、電子部品６におけるＹ方向の両端部付近に、Ｘ方向へ貫通した連通部６０が冷媒流路の一部として形成されている。それゆえ、電子部品６は流路構成部品の一種である。
【００５３】
図１５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、電子部品６に接触した冷却管２２０は、電子部品６と反対側に隣接する他の冷却管２２０と連結する連結管２３の形成箇所と、Ｙ方向及びＺ方向の位置が同じ部分に開口部２２７を有する。この開口部２２７と電子部品６の連通部６０が接続されることにより、電子部品６における連通部６０（冷媒流路）と冷却管２２０における冷媒流路とが連結される。
【００５４】
また、電子部品６の連通部６０と冷却管２２０の開口部２２７との接続部分は、例えば、連通部６０の外周部と開口部２２７の外周部との間において、ろう付け、接着剤による接着、或いはＯリング等のシール材の配設等によって、冷却媒体の漏れを防ぐよう構成されている。
【００５５】
ろう材や接着剤を用いて連通部６０と開口部２２７とを接続する場合には、特に別の固定手段を電子部品６と冷却管２２０との間に設ける必要はない。また、この場合、電子部品６及びこれに接触する２つの冷却管２２０のＹ方向の長さは、他の冷却管２２０よりも長くする必要は特にない。
【００５６】
一方、図１６（ａ）、（ｂ）に示すごとく、Ｏリング等のシール材７を用いる場合において、ボルト４等を電子部品６と冷却管２２０との固定手段として用いる場合には、電子部品６及びこれに隣接する２つの冷却管２２０のＹ方向の長さを、他の冷却管２２０よりも長くする。この突出した部分において、ボルト４等を用いて冷却管２２０と電子部品６とを固定することができる。つまり、この電子部品６と冷却管２２０との固定作業を行うために、電子部品６及び冷却管２２０が、他の冷却管２２０よりもＹ方向に突出していることが好ましい。なお、この場合、電子部品６の連通部６０と冷却管２２０の開口部２２７の付近にはボルト４が挿通可能な挿通孔６１、２２８が形成されている。そして、挿通孔６１、２２８にボルト４を挿通させてネジ締めすることによって固定する。
その他は、実施例１と同様である。
【００５７】
本例の場合には、冷却管２２０及び連通部６０内の冷媒流路を流れる冷却媒体によって電子部品６を冷却しつつ、電子部品６によって半導体積層ユニット２をケース３に固定することができる。
また、上記の電子部品６としては、リアクトル又はコンデンサを用いることが好ましい。この場合には、比較的質量が大きくなりやすいリアクトル又はコンデンサにおいて半導体積層ユニット２をケース３に固定することとなるため、半導体積層ユニット２の振動を効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５８】
なお、上記実施例１〜実施例７において示した電力変換装置１の半導体積層ユニット２は、上述のごとく、半導体モジュール２１と冷却管２２０とを積層して構成したものであるが、本発明の電力変換装置１はこれ限定されるものではない。すなわち、例えば、半導体モジュール２１に直接冷却媒体が接触するように冷媒流路を構成した電力変換装置１においても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
２１ 半導体モジュール
２２０ 冷却管
２２１ 固定用突出部
３ ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを、ケースに収容してなる電力変換装置において、
上記半導体積層ユニットは、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子と、上記半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子とを、上記半導体積層ユニットの積層方向に直交する方向に突出させてなり、上記流路構成部品の一部は、積層方向に直交すると共に上記制御端子及び上記主電極端子に直交する方向に突出した固定用突出部を備え、該固定用突出部が上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットは、内部に上記冷媒流路を備えた複数の冷却管と、複数の上記半導体モジュールとによって構成されており、上記複数の冷却管のうちの一部が、上記固定用突出部を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットは、積層方向の前端に、積層方向へ突出した冷媒導入管及び冷媒排出管を備え、上記半導体積層ユニットにおける積層方向の中央よりも後端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つに、上記固定用突出部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、上記複数の冷却管のうち後端に配された冷却管は、上記固定用突出部を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電力変換装置において、上記複数の冷却管のうち積層方向の中央よりも前端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つにも、上記固定用突出部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットと上記ケースとは溶接によって固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記ケースと一体的に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記電力変換装置の一部を構成する電子部品であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
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冷却媒体を流通させる冷媒流路とを積層してなる半導体積層ユニットを、ケースに収容してなる電力変換装置において、
上記半導体積層ユニットは、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成する流路構成部品の一部において、上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路に接続される制御端子と、上記半導体素子によって制御される被制御電流が流れる主電極端子とを、上記半導体積層ユニットの積層方向に直交する方向に突出させてなり、上記流路構成部品の一部は、積層方向に直交すると共に上記制御端子及び上記主電極端子に直交する方向に突出した固定用突出部を備え、該固定用突出部が上記ケースに固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットは、内部に上記冷媒流路を備えた複数の冷却管と、複数の上記半導体モジュールとによって構成されており、上記複数の冷却管のうちの一部が、上記固定用突出部を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットは、積層方向の前端に、積層方向へ突出した冷媒導入管及び冷媒排出管を備え、上記半導体積層ユニットにおける積層方向の中央よりも後端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つに、上記固定用突出部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、上記複数の冷却管のうち後端に配された冷却管は、上記固定用突出部を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電力変換装置において、上記複数の冷却管のうち積層方向の中央よりも前端に近い位置に配された上記冷却管の少なくとも一つにも、上記固定用突出部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の電力変換装置において、上記半導体積層ユニットと上記ケースとは溶接によって固定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記ケースと一体的に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記ケースに固定された上記流路構成部品は、上記電力変換装置の一部を構成する電子部品であることを特徴とする電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２４９５０３（Ｐ２０１２−２４９５０３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１９４４（Ｐ２０１１−１２１９４４）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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