JP7014051B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体モジュールと冷却器とを有する電力変換装置に関する。
半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器とを備えた電力変換装置として、例えば、特許文献1に開示されたものがある。この電力変換装置においては、半導体モジュールと冷却管とが積層された積層体の振動を抑制すべく、一部の冷却管がケースに固定されている。
しかしながら、冷却管をケースに固定すると、少なくともその冷却管の積層方向の位置が固定されることとなる。そうすると、冷却管と半導体モジュールとの間の接触圧力を適切に調整し難くなるおそれがあるという課題がある。
すなわち、積層体を構成する半導体モジュール及び冷却管は、積層方向に線膨張および収縮する。それゆえ、加圧部材によって積層方向に加圧することで、各半導体モジュール及び各冷却管の位置が若干変動しながら、半導体モジュールと冷却管との間の所定の接触圧力を維持することができる。また、半導体モジュール及び冷却管の積層方向の寸法公差も、加圧部材による所定の加圧によって、吸収することができる。
ところが、冷却管をケースに固定する場合、冷却管の位置が決まってしまう。それゆえ、固定の仕方を工夫しないと、膨張、収縮が生じたとき、半導体モジュールと冷却管との間の接触圧力を適切に得ることが困難となるおそれがある。また、半導体モジュール及び冷却管の寸法公差の吸収が困難となるおそれもある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールと冷却管との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体の耐振動性を向上させ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。
本発明の一態様は、半導体素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、該半導体モジュールを冷却する冷却器(3)とを有する電力変換装置(1)であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールと共に積層された複数の冷却管(31)と、
複数の上記冷却管同士を、該冷却管の流路方向(Y)における上記半導体モジュールよりも外側の部分においてそれぞれ連結する複数の連結管(32)と、を有し、
上記半導体モジュールと複数の上記冷却管との積層体(11)は、加圧部材(4)によって積層方向(X)に加圧されており、
互いに上記積層方向に隣り合う少なくとも一対の上記冷却管の間には、上記流路方向における上記半導体モジュールの外側の双方において、スペーサ(5)が介在しており、
該スペーサは、上記流路方向から見たとき、少なくとも、上記流路方向と上記積層方向との双方に直交する高さ方向(Z)における上記連結管の両側に配設されている、電力変換装置にある。
上記冷却器は、上記半導体モジュールと共に積層された複数の冷却管(31)と、
複数の上記冷却管同士を、該冷却管の流路方向(Y)における上記半導体モジュールよりも外側の部分においてそれぞれ連結する複数の連結管(32)と、を有し、
上記半導体モジュールと複数の上記冷却管との積層体(11)は、加圧部材(4)によって積層方向(X)に加圧されており、
互いに上記積層方向に隣り合う少なくとも一対の上記冷却管の間には、上記流路方向における上記半導体モジュールの外側の双方において、スペーサ(5)が介在しており、
該スペーサは、上記流路方向から見たとき、少なくとも、上記流路方向と上記積層方向との双方に直交する高さ方向(Z)における上記連結管の両側に配設されている、電力変換装置にある。
上記電力変換装置においては、互いに積層方向に隣り合う少なくとも一対の冷却管の間に、流路方向における半導体モジュールの外側の双方において、スペーサが介在している。そして、スペーサは、流路方向から見たとき、少なくとも、上記高さ方向における連結管の両側に配設されている。これにより、半導体モジュールと冷却管との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体の耐振動性を向上させることができる。
すなわち、上記のように、スペーサを隣り合う冷却管の間の所定の位置に介在させることで、高さ方向の振動によって積層体に作用する外力に対する剛性を向上させることができる。これにより、積層体の耐振動性を向上させることができる。
その一方で、積層体の一部を特に固定する必要もない。それゆえ、積層体の積層方向における各部の位置が、特に固定されることもない。そのため、加圧部材による加圧力を、積層方向に複数存在する、半導体モジュールと冷却管との間の接触面のそれぞれに、適切に作用させることができる。
以上のごとく、上記態様によれば、半導体モジュールと冷却管との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体の耐振動性を向上させることが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。
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)
電力変換装置に係る実施形態について、図1~図 を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図1に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール2と、半導体モジュール2を冷却する冷却器3とを有する。
電力変換装置に係る実施形態について、図1~図 を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図1に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール2と、半導体モジュール2を冷却する冷却器3とを有する。
冷却器3は、複数の冷却管31と複数の連結管32とを有する。複数の冷却管31は、半導体モジュール2と共に積層されている。複数の連結管32は、複数の冷却管31同士を、冷却管31の流路方向Yにおける半導体モジュール2よりも外側の部分においてそれぞれ連結している。
半導体モジュール2と複数の冷却管31との積層体11は、加圧部材4によって積層方向Xに加圧されている。
互いに積層方向Xに隣り合う少なくとも一対の冷却管31の間には、流路方向Yにおける半導体モジュール2の外側の双方において、スペーサ5が介在している。
スペーサ5は、図2に示すごとく、流路方向Yから見たとき、少なくとも、高さ方向Zにおける連結管32の両側に配設されている。ここで、高さ方向Zは、流路方向Yと積層方向Xとの双方に直交する方向である。なお、以下において、積層方向Xを単にX方向ともいい、流路方向Yを単にY方向ともいい、高さ方向Zを単にZ方向ともいう。
スペーサ5は、図2に示すごとく、流路方向Yから見たとき、少なくとも、高さ方向Zにおける連結管32の両側に配設されている。ここで、高さ方向Zは、流路方向Yと積層方向Xとの双方に直交する方向である。なお、以下において、積層方向Xを単にX方向ともいい、流路方向Yを単にY方向ともいい、高さ方向Zを単にZ方向ともいう。
本形態の電力変換装置1は、例えば、車両に搭載される。そして、電力変換装置1は、半導体モジュール2に内蔵されたスイッチング素子(図示略)のオンオフ動作によって、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うことができるよう構成されている。
半導体モジュール2は、スイッチング素子を封止樹脂にてモールドしてなる。そして、X方向を向いた一対の主面に、放熱面21を有する。この放熱面21に冷却管31が圧接するように、半導体モジュール2が両主面から一対の冷却管31に挟持された状態となっている。ただし、放熱面21と冷却管31との間には、熱伝導性を有する絶縁層が介在している。半導体モジュール2は、図3に示すごとく、高さ方向Zに、パワー端子22を突出している。
本形態の電力変換装置1は、図1に示すごとく、複数の半導体モジュール2と複数の冷却管31を交互に積層してなる。この複数の半導体モジュール2と複数の冷却管31との積層体11は、加圧部材4と共に、ケース12内に収容されている。加圧部材4は、積層体11のX方向の一端側に配されている。X方向において、積層体11に対して加圧部材4が配された側を、便宜的に、前側といい、その反対側を後側というものとする。
加圧部材4は、積層体11の後端面とケース12の後方壁部121との間において、X方向に圧縮変形した状態で、介在している。これにより、加圧部材4は、積層体11を、後側から前側へ向かって加圧している。積層体11の前端面は、ケース12の前方壁部122に当接している。これにより、加圧部材4による加圧力は、積層体11をX方向に圧縮するように作用している。それゆえ、複数の半導体モジュール2は、その両主面(すなわち一対の放熱面21)において、冷却管31に圧接されている。
積層体11の前端に配置された冷却管31からは、X方向の前方に向って、冷媒導入管331及び冷媒排出管332を突出している。冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、Y方向における冷却管31の両端部付近に配設されている。冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、X方向から見たとき、連結管32と重なる位置に設けてある。
冷却器3は、例えば、アルミニウム等、熱伝導性に優れた金属からなる。連結管32は、X方向に加圧されたとき、圧縮変形可能に構成されている。
本形態において、スペーサ5は、積層体11における複数の冷却管31の間のすべての段の間隙空間39に、配設されている。そして、すべての連結管32に対して、それぞれスペーサ5が隣接配置されている。換言すると、積層体11を構成するすべての半導体モジュール2における、Y方向の両側に、それぞれスペーサ5が配設されている。
本形態において、スペーサ5は、積層体11における複数の冷却管31の間のすべての段の間隙空間39に、配設されている。そして、すべての連結管32に対して、それぞれスペーサ5が隣接配置されている。換言すると、積層体11を構成するすべての半導体モジュール2における、Y方向の両側に、それぞれスペーサ5が配設されている。
図3に示すごとく、積層方向Xから見て、スペーサ5は、高さ方向Zにおける連結管32の両側に配設されている。すなわち、スペーサ5は、連結管32をZ方向から挟み込むように、配設されている。
積層方向Xから見て、スペーサ5は、上側配設部51及び下側配設部52と、外側配設部とを有する。上側配設部51及び下側配設部52は、スペーサ5のうち、高さ方向Zにおける連結管32の両側にそれぞれ配設された部位である。外側配設部53は、スペーサ5のうち、流路方向Yにおける連結管32の外側において上側配設部51と下側配設部52とを繋ぐように形成された部位である。
本形態においては、Y方向において、連結管32の内側には、スペーサ5は配置されていない。また、スペーサ5は、Z方向から見たとき、連結管32の略全体を覆うように配置されている。図3に示した構造においては、Y方向におけるスペーサ5の内側端縁は、連結管32の内側端縁よりも、若干外側に配置されている。ただし、Y方向におけるスペーサ5の内側端縁は、連結管32の内側端縁よりも内側に配置されていてもよい。
スペーサ5は、金属からなる。スペーサ5は、例えば、アルミニウムによって構成することができる。
図4に示すごとく、スペーサ5は、積層方向Xの少なくとも一方の面に、弾性膜562を設けてなる。本形態においては、スペーサ5は、両面に弾性膜562を有する。つまり、スペーサ5は、金属製の本体部561と、その両面に形成された弾性膜562とを有する。弾性膜562は、例えば、シリコーン樹脂、ゴム等によって形成することができる。
図4に示すごとく、スペーサ5は、積層方向Xの少なくとも一方の面に、弾性膜562を設けてなる。本形態においては、スペーサ5は、両面に弾性膜562を有する。つまり、スペーサ5は、金属製の本体部561と、その両面に形成された弾性膜562とを有する。弾性膜562は、例えば、シリコーン樹脂、ゴム等によって形成することができる。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1においては、互いに積層方向Xに隣り合う冷却管31の間に、流路方向Yにおける半導体モジュール2の外側の双方において、スペーサ5が介在している。そして、スペーサ5は、流路方向Yから見たとき、少なくとも、高さ方向Zにおける連結管32の両側に配設されている。これにより、半導体モジュール2と冷却管31との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体11の耐振動性を向上させることができる。
上記電力変換装置1においては、互いに積層方向Xに隣り合う冷却管31の間に、流路方向Yにおける半導体モジュール2の外側の双方において、スペーサ5が介在している。そして、スペーサ5は、流路方向Yから見たとき、少なくとも、高さ方向Zにおける連結管32の両側に配設されている。これにより、半導体モジュール2と冷却管31との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体11の耐振動性を向上させることができる。
すなわち、上記のように、スペーサ5を隣り合う一対の冷却管31の間の所定の位置に介在させることで、高さ方向Zの振動によって積層体11に作用する外力に対する剛性を向上させることができる。つまり、流路方向Yから見たとき、積層体11を高さ方向Zに撓ませるような力や、積層体11を捻じれさせる力に対して、積層体11の剛性を高くすることができる。これにより、積層体11の耐振動性を向上させることができる。
この点につき、より詳細に説明すると、Z方向の振動が積層体11に作用したとき、X方向の加圧力を受けている積層体11は、Z方向における連結管32の一方側において、冷却管31同士が近付き、他方側において、冷却管31同士が離れる方向に、変形しようとする。すなわち、Y方向から見たときに積層体11が、X方向の中央部付近が振動の腹となるように撓んだり、Y方向及びZ方向の中央付近を通るX方向の軸を中心に捻じれたりするような外力が作用することで、上記のような変形が生じ得る。
そこで、冷却管31同士の間であって、連結管32をZ方向の両側から挟むような位置に、スペーサ5を配置することで、上記の振動が加わったときに、積層体11が撓んだり、捻じれたりすることを抑制することができる。
その一方で、積層体11の一部を特に固定する必要もない。それゆえ、積層体11のX方向における各部の位置が、特に固定されることもない。そのため、加圧部材4による加圧力を、X方向に複数存在する、半導体モジュール2と冷却管31との間の接触面のそれぞれに、適切に作用させることができる。なお、スペーサ5は、半導体モジュール2よりも、Y方向における外側に配置されている。そのため、スペーサ5の存在が半導体モジュール2と冷却管31との間の接触圧力に影響することも抑制することができる。
また、X方向から見て、スペーサ5は、Z方向における連結管32の両側に配設されている。これにより、上述の積層体11に撓みや捻じれを生じさせようとする外力に対する剛性を、より効果的に得ることができる。
X方向から見て、スペーサ5は、上側配設部51及び下側配設部52と外側配設部53とを有する。これにより、スペーサ5を、冷却管31の間に、Y方向の両側から容易に配設することができる。
また、スペーサ5は弾性膜562を設けてなる。これにより、冷却管31と半導体モジュール2との間の適切な接触圧力を、確保しやすくすることができる。すなわち、スペーサ5が弾性膜562を備えることで、スペーサ5のX方向における寸法変化を可能としている。それゆえ、スペーサ5を介して隣り合う冷却管31同士の間の寸法を、スペーサ5を配置した部分においても、容易にすることができる。その結果、半導体モジュール2の寸法公差や、熱による線膨張、収縮による寸法変化が存在しても、所定の接触圧力を、半導体モジュール2と冷却管31との間に作用させやすくなる。
なお、弾性膜562の厚みは、スペーサ5を配設することによる積層体11の耐振動性を得ることができ、かつ、弾性膜562を設けることによる効果が得られる程度に、適宜設定される。
また、スペーサ5は、金属からなる。これにより、スペーサ5の剛性を充分に確保しやすくなる。
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュールと冷却管との間の適切な接触圧力を確保しつつ、積層体の耐振動性を向上させることが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、図5に示すごとく、積層方向Xから見て、スペーサ5が、連結管32に対してZ方向の両側に分割して配設されている、電力変換装置1の形態である。
すなわち、連結管32をZ方向から挟むような位置に、2つのスペーサ5が配置されている。
本形態は、図5に示すごとく、積層方向Xから見て、スペーサ5が、連結管32に対してZ方向の両側に分割して配設されている、電力変換装置1の形態である。
すなわち、連結管32をZ方向から挟むような位置に、2つのスペーサ5が配置されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本形態においては、複数のスペーサ5の合計の体積を小さくすることができる。それゆえ、電力変換装置1の軽量化を図ることができる。また、個々のスペーサ5の大きさを小さくすることができるため、スペーサ5の配置自由度を向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
本形態は、図6に示すごとく、積層方向Xから見て、スペーサ5が、連結管32を全周にわたって囲むように、環状に形成されている、電力変換装置1の形態である。
本形態においては、X方向から見た外形が円形となっている連結管32を、外周から囲むように、スペーサ5が円環状に形成されている。
本形態は、図6に示すごとく、積層方向Xから見て、スペーサ5が、連結管32を全周にわたって囲むように、環状に形成されている、電力変換装置1の形態である。
本形態においては、X方向から見た外形が円形となっている連結管32を、外周から囲むように、スペーサ5が円環状に形成されている。
なお、本形態の電力変換装置1を製造する際には、例えば、複数の冷却管31を、連結管32を介して接続する前に、連結管32を環状のスペーサ5の内側に挿通させておく。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態の電力変換装置1は、連結管32の周囲において、冷却管31同士の間の間隔が、いずれの方向に変形しようとする外力に対しても、スペーサ5によって効果的に対抗することができる。それゆえ、積層体11の耐振動性を一層向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態4)
本形態は、図7、図8に示すごとく、スペーサ5が、半導体モジュール2と一体的に形成されている、電力変換装置1の形態である。
スペーサ5は、図8に示すごとく、積層方向Xから見て、少なくとも、連結管32に対して高さ方向Zの一方側と、流路方向Yの外側とに形成されている。
本形態は、図7、図8に示すごとく、スペーサ5が、半導体モジュール2と一体的に形成されている、電力変換装置1の形態である。
スペーサ5は、図8に示すごとく、積層方向Xから見て、少なくとも、連結管32に対して高さ方向Zの一方側と、流路方向Yの外側とに形成されている。
半導体モジュール2におけるY方向の両側部分に、スペーサ5がそれぞれ設けてある。半導体モジュール2と一対のスペーサ5とが一体化されたスペーサ一体半導体モジュール25は、Y方向の寸法が、Y方向に並んだ一対の連結管32の外側面同士の間隔よりも大きい。
本形態において、スペーサ5は、例えば、半導体モジュール2の封止樹脂の一部をY方向に延設することで、形成することができる。この場合、スペーサ5は、樹脂からなることとなる。
スペーサ5は、Z方向の一方側に開口した切欠部54を有する。スペーサ5を冷却管31同士の間に配置したとき、連結管32が切欠部54に配置される。スペーサ一体半導体モジュール25を、冷却器3に組み付けるにあたっては、一対の切欠部54の開口側を、冷却器3側に向けた状態とする。その状態から、スペーサ一体半導体モジュール25を、冷却器3に対してZ方向に近付け、一対の切欠部54のそれぞれの内側に、一対の連結管32のそれぞれが、Z方向から挿入されるようにする。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態の場合には、スペーサ5が半導体モジュール2と一体的に形成されているため、部品点数を低減することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態5)
本形態は、図9、図10に示すごとく、スペーサ5が、ダミー部材13と一体的に形成されている、電力変換装置1の形態である。
本形態の電力変換装置1においては、少なくとも一対の隣り合う冷却管31の間に、ダミー部材13が介在している。そして、スペーサ5は、ダミー部材13と一体的に形成されている。積層方向Xから見て、少なくとも、連結管32に対して高さ方向Zの一方側と、流路方向Yの外側とに形成されている。
本形態は、図9、図10に示すごとく、スペーサ5が、ダミー部材13と一体的に形成されている、電力変換装置1の形態である。
本形態の電力変換装置1においては、少なくとも一対の隣り合う冷却管31の間に、ダミー部材13が介在している。そして、スペーサ5は、ダミー部材13と一体的に形成されている。積層方向Xから見て、少なくとも、連結管32に対して高さ方向Zの一方側と、流路方向Yの外側とに形成されている。
ダミー部材13と一対のスペーサ5とが一体化されたスペーサ一体ダミー部材135の形状は、実施形態4に示したスペーサ一体半導体モジュール25の形状と、概略同等である。ただし、スペーサ一体半導体モジュール25にはパワー端子22等が突出しているのに対し、スペーサ一体ダミー部材135は、特に端子を設けていない。
ダミー部材13は、冷却管31同士の間の間隔を所定の寸法に維持するために、一部の間隙空間39における、一対の連結管32の間に配置される部材である。それゆえ、ダミー部材13は、特に電子部品等を内蔵していない。ダミー部材13は、例えば、金属製とすることもできるし、樹脂製とすることもできる。
このようなダミー部材13を、Y方向に延設することで、ダミー部材13と一体化したスペーサ5を形成することができる。スペーサ5には、切欠部54が形成されている。切欠部54の構成については、実施形態4にて示したものと同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態においては、積層体11がダミー部材13を有する場合、部品点数を低減することができる。また、ダミー部材13は、特に電子部品等を内蔵する必要がなく、形状や材質等に制約が少ない。それゆえダミー部材13にスペーサ5を一体化させることは、比較的容易であり、コスト低減を図ることもできる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態6)
本形態は、図11~図13に示すごとく、複数段の間隙空間39に配置されたスペーサ5同士が、互いに一体化されて、スペーサモジュール50を構成している、電力変換装置1の形態である。
本形態は、図11~図13に示すごとく、複数段の間隙空間39に配置されたスペーサ5同士が、互いに一体化されて、スペーサモジュール50を構成している、電力変換装置1の形態である。
冷却器3は、3本以上の冷却管31を半導体モジュール2と共に積層してなる。隣り合う冷却管31同士の間の間隙空間39を積層方向Xに複数段有する。複数段の間隙空間39にそれぞれスペーサ5が配置されている。複数段の間隙空間39に配置されたスペーサ5同士が、互いに一体化されて、スペーサモジュール50を構成している。
スペーサモジュール50は、複数のスペーサ5を連結する連結部材55を有する。連結部材55は、例えば、ワイヤー等にて形成することができる。すなわち、X方向に沿って延びるワイヤーからなる連結部材55に、複数のスペーサ5が固定されている。これにより、複数のスペーサ5が一体化されたスペーサモジュール50が形成される。
図11に示すごとく、電力変換装置1は、スペーサモジュール50を2つ備えている。すなわち、積層体11におけるY方向の両側に、それぞれスペーサモジュール50が配置されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態においては、複数のスペーサ5一体化されているため、万一、一部のスペーサ5が、冷却管31同士の間から外れても、積層体11から離れた位置に移動することを防ぐことができる。つまり、例えば、一部のスペーサ5が間隙空間39から外れたとしても、当該スペーサ5がケース12内の他の部位に移動して、電力変換装置1を構成する電子部品や配線等に接触するなどの不具合を確実に防ぐことができる。
なお、スペーサモジュール50の連結部材55が、ワイヤーなど、ある程度変形可能な部材によって形成されている。これにより、加圧部材4による加圧力を、適切に、複数段の半導体モジュール2と冷却管31との接触面に作用させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態7)
本形態は、図14、図15に示すごとく、一段の間隙空間39に、複数の半導体モジュール2を配置してなる、電力変換装置1の形態である。
本形態においては、一段の間隙空間39に、2個の半導体モジュール2が配置されている。一段の間隙空間39に配置された2個の半導体モジュール2は、Y方向に並んで配置されている。
本形態は、図14、図15に示すごとく、一段の間隙空間39に、複数の半導体モジュール2を配置してなる、電力変換装置1の形態である。
本形態においては、一段の間隙空間39に、2個の半導体モジュール2が配置されている。一段の間隙空間39に配置された2個の半導体モジュール2は、Y方向に並んで配置されている。
この場合、スペーサ5は、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2の双方に対して、Y方向の外側となる位置に、配設されている。
また、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2は、互いに間隔を設けて配置されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態においても、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
また、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2は、互いに間隔を設けて配置されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本形態においても、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
なお、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2の間のスペースにおいても、一対の冷却管31の間に、中央介在物を介在させてもよい。ただし、この場合において、中央介在物は、Z方向において、少なくとも連結管32の両側となる位置に配置する。また、中央介在物を配置する場合は、加圧部材4の加圧力が半導体モジュール2と冷却管31との間の接触面に作用することを妨げないようにする必要がある。そこで、例えば、中央介在物の厚みを半導体モジュール2よりも若干薄くしたり、中央介在物と冷却管31との間に弾性膜を設けたり、中央介在物自体を適度な弾性変形が可能な部材にて構成したりするなど、工夫が必要である。
(実施形態8)
本形態は、図16に示すごとく、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2のそれぞれに、スペーサ5を一体化させた、電力変換装置1の形態である。
すなわち、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2は、それぞれ、互いに反対側に、スペーサ5を1つずつ設けている。この半導体モジュール2にスペーサ5を一体化してなるスペーサ一体半導体モジュール205は、それぞれ1つずつ、切欠部54を有する。すなわち、各スペーサ5が一つの切欠部54を有する。
本形態は、図16に示すごとく、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2のそれぞれに、スペーサ5を一体化させた、電力変換装置1の形態である。
すなわち、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2は、それぞれ、互いに反対側に、スペーサ5を1つずつ設けている。この半導体モジュール2にスペーサ5を一体化してなるスペーサ一体半導体モジュール205は、それぞれ1つずつ、切欠部54を有する。すなわち、各スペーサ5が一つの切欠部54を有する。
切欠部54の構成等は、実施形態3において示した切欠部54と同様である。
その他の構成は、実施形態7と同様である。
本形態においては、実施形態7の作用効果と実施形態4の作用効果とを得ることができる。
その他の構成は、実施形態7と同様である。
本形態においては、実施形態7の作用効果と実施形態4の作用効果とを得ることができる。
なお、実施形態8において、Y方向に並んだ2個の半導体モジュール2のうちの一方又は双方を、ダミー部材(実施形態5参照)に置き換えた構成とすることもできる。この場合は、実施形態8の作用効果と実施形態5の作用効果とを得ることができる。
その他、上記複数の実施形態を適宜組み合わせた形態とすることもできる。また、上記実施形態においては、複数段の間隙空間39のすべてにスペーサ5を配設する形態を示したが、複数段の間隙空間のうちの一部にスペーサを配設する形態とすることもできる。例えば、積層体のX方向の中央付近など、特に剛性を高めたい段のみに、スペーサを配置することもできる。
また、スペーサは、金属に限らず、例えば、樹脂等によって形成することもできる。
また、スペーサは、金属に限らず、例えば、樹脂等によって形成することもできる。
本発明は上記各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において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 電力変換装置
11 積層体
2 半導体モジュール
3 冷却器
31 冷却管
4 加圧部材
5 スペーサ
X 積層方向
Y 流路方向
Z 高さ方向
11 積層体
2 半導体モジュール
3 冷却器
31 冷却管
4 加圧部材
5 スペーサ
X 積層方向
Y 流路方向
Z 高さ方向
Claims (9)
- 半導体素子を内蔵した半導体モジュール(2)と、該半導体モジュールを冷却する冷却器(3)とを有する電力変換装置(1)であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールと共に積層された複数の冷却管(31)と、
複数の上記冷却管同士を、該冷却管の流路方向(Y)における上記半導体モジュールよりも外側の部分においてそれぞれ連結する複数の連結管(32)と、を有し、
上記半導体モジュールと複数の上記冷却管との積層体(11)は、加圧部材(4)によって積層方向(X)に加圧されており、
互いに上記積層方向に隣り合う少なくとも一対の上記冷却管の間には、上記流路方向における上記半導体モジュールの外側の双方において、スペーサ(5)が介在しており、
該スペーサは、上記流路方向から見たとき、少なくとも、上記流路方向と上記積層方向との双方に直交する高さ方向(Z)における上記連結管の両側に配設されている、電力変換装置。 - 上記積層方向から見て、上記スペーサは、上記高さ方向における上記連結管の両側に配設されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記積層方向から見て、上記スペーサは、上記高さ方向における上記連結管の両側にそれぞれ配設された上側配設部(51)及び下側配設部(52)と、上記流路方向における上記連結管の外側において上記上側配設部と上記下側配設部とを繋ぐように形成された外側配設部(53)とを有する、請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記積層方向から見て、上記スペーサは、上記連結管を全周にわたって囲むように、環状に形成されている、請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記スペーサは、上記半導体モジュールと一体的に形成されており、上記積層方向から見て、少なくとも、上記連結管に対して上記高さ方向の一方側と、上記流路方向の外側とに形成されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 少なくとも一対の隣り合う上記冷却管の間に、ダミー部材(13)が介在しており、上記スペーサは、上記ダミー部材と一体的に形成されており、上記積層方向から見て、少なくとも、上記連結管に対して上記高さ方向の一方側と、上記流路方向の外側とに形成されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記冷却器は、3本以上の上記冷却管を上記半導体モジュールと共に積層してなり、隣り合う上記冷却管同士の間の間隙空間(39)を上記積層方向に複数段有し、複数段の上記間隙空間にそれぞれ上記スペーサが配置されており、複数段の上記間隙空間に配置された上記スペーサ同士が、互いに一体化されて、スペーサモジュール(50)を構成している、請求項1~6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記スペーサは、上記積層方向の少なくとも一方の面に、弾性膜(56)を設けてなる、請求項1~7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記スペーサは、金属からなる、請求項1~8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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