JP4016907B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換回路を構成する半導体モジュールの冷却手段を備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a cooling means for a semiconductor module constituting a power conversion circuit.
従来より、DC−DCコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流を生成するのに用いられることがある。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを得る必要があるため、大きな駆動電流が必要である。
そしてそのため、その交流モータ向けの駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するIGBT等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
Conventionally, a power conversion circuit such as a DC-DC converter circuit or an inverter circuit is sometimes used to generate a drive current for energizing an AC motor that is a power source of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
In general, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like require a large driving current because it is necessary to obtain a large driving torque from an AC motor.
Therefore, in the power conversion circuit that generates the drive current for the AC motor, heat generation from the semiconductor module including the power semiconductor element such as IGBT constituting the power conversion circuit tends to increase.
そこで、電力変換回路を構成する複数の半導体モジュールを均一性高く冷却できるように、冷却用媒体(冷媒)の供給及び排出を担う一対のヘッダの間に多数の扁平冷却チューブを配置し、該扁平冷却チューブの間に半導体モジュールを挟持した冷却チューブ並列型の電力変換装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, a large number of flat cooling tubes are arranged between a pair of headers that supply and discharge the cooling medium (refrigerant) so that the plurality of semiconductor modules constituting the power conversion circuit can be cooled with high uniformity. A cooling tube parallel type power converter in which a semiconductor module is sandwiched between cooling tubes has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の電力変換装置では、次のような問題がある。すなわち、冷却チューブと半導体モジュールとの多層積層構造は、単層構造と比べて、強度的に不利となるおそれがある。
一般に、積層構造の構造体の強度を十分に確保するには、積層構造を構成する部材、すなわち、冷却部材自体や、半導体モジュール自体の剛性を高くする等の対策を施す必要がある。そうすると、冷却部材の厚肉化等による大型化や、半導体モジュールの厚肉化等による大型化を招来し、上記電力変換装置全体の大型化、重量増が不可避となるおそれが高い。
However, the conventional power conversion device has the following problems. That is, the multilayer laminated structure of the cooling tube and the semiconductor module may be disadvantageous in strength as compared with the single layer structure.
In general, in order to sufficiently secure the strength of the laminated structure, it is necessary to take measures such as increasing the rigidity of the members constituting the laminated structure, that is, the cooling member itself or the semiconductor module itself. If it does so, the enlargement by the thickening of a cooling member etc. and the enlargement by the thickening of a semiconductor module etc. will be caused, and there exists a high possibility that the enlargement of the whole said power converter device and a weight increase will be inevitable.
特に、電気自動車やハイブリッド自動車等に車載される電力変換装置では、その使用環境が過酷である。当該電力変換装置では、構造的な強度を十分に確保して、その耐久性を十分に向上する必要がある。
そのため、電気自動車やハイブリッド自動車等向けの電力変換装置では、耐久性の向上と、小型化や軽量化等による搭載性の向上とを両立することが難かしいという問題があった。
For this reason, power conversion devices for electric vehicles, hybrid vehicles, and the like have a problem that it is difficult to achieve both improvement in durability and improvement in mountability due to downsizing and weight reduction.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、小型、かつ、高耐久性の電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to provide a small-sized and highly durable power conversion device.
本発明は、電力変換回路を構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒の流路を形成する冷却チューブとを有する電力変換装置において、
扁平形状を呈する上記冷却チューブと、平板状の上記半導体モジュールとを交互に積層してなり、上記各冷却チューブの両端を、上記冷媒の供給及び排出を行う一対のヘッダ部に連通させてなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットにおける上記各冷却チューブの長手方向に沿う側縁部がなす表面及び裏面に対面して、所定の幅方向の間隙を空けて配置される一対のガイド面を形成したガイドユニットとを有してなることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
The present invention relates to a power conversion device having a semiconductor module that constitutes a power conversion circuit and a cooling tube that forms a flow path of a refrigerant that cools the semiconductor module.
A semiconductor formed by alternately laminating the cooling tube having a flat shape and the flat semiconductor module, and connecting both ends of each cooling tube to a pair of header portions for supplying and discharging the refrigerant. A laminated unit;
A guide unit formed with a pair of guide surfaces arranged with a gap in a predetermined width direction facing a front surface and a back surface formed by side edges along the longitudinal direction of each of the cooling tubes in the semiconductor stacked unit; It is in the power converter device characterized by having (claim 1).
本発明の電力変換装置は、上記半導体積層ユニットの上記表面及び上記裏面に対して、上記所定の幅方向の間隙を空けて対面する上記ガイド面を備えた上記ガイドユニットを有している。
上記ガイドユニットによれば、上記半導体積層ユニットの上記表面及び裏面に対面する上記ガイド面により、上記半導体積層ユニットの位置変動を規制し、大きな位置変動を生じるおそれがある場合に、これを防止するように支持することができる。
上記半導体積層ユニットでは、積層面の短辺方向、すなわち、上記表面及び上記裏面の法線方向の剛性が低くなるおそれがあるため、上記のようなガイド面による支持は効果的である。
The power conversion device of the present invention includes the guide unit including the guide surface that faces the front surface and the back surface of the semiconductor multilayer unit with a gap in the predetermined width direction.
According to the guide unit, the guide surface facing the front surface and the back surface of the semiconductor multilayer unit regulates the positional variation of the semiconductor multilayer unit, and prevents this when a large positional variation may occur. Can be supported.
In the semiconductor laminated unit, since the rigidity in the short side direction of the laminated surface, that is, the normal direction of the front surface and the back surface may be lowered, the support by the guide surface as described above is effective.
そのため、上記電力変換装置では、上記ガイドユニットによる支持構造により、上記半導体積層ユニットの強度を補って、装置全体の強度を確保することができる。
それ故、上記電力変換装置では、上記半導体積層ユニット自体の大型化や重量増を生じることなく、その耐久性、信頼性を十分に確保することができる。
したがって、本発明の電力変換装置は、小型であって、かつ、耐久性の高い優れた品質を有する装置である。
Therefore, in the power converter, the strength of the whole semiconductor stacked unit can be secured by the support structure by the guide unit, and the strength of the entire device can be ensured.
Therefore, in the power converter, the durability and reliability can be sufficiently ensured without increasing the size and weight of the semiconductor multilayer unit itself.
Therefore, the power conversion device of the present invention is a device that has a small size and high durability and excellent quality.
本発明においては、上記半導体モジュールとしては、IGBT素子やMOS型FET素子等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールがある。
また、上記ガイドユニットは、上記半導体積層ユニットの積層方向に沿って形成された溝形状であって、その開口部が相互に対面するように配置した一対の凹部を有してなり、上記半導体積層ユニットは、上記長手方向の両端部を、上記各凹部に収容した状態で配置してあり、上記ガイド面は、上記凹部の内周面のうち、上記半導体積層ユニットの上記表面及び上記裏面に対面する部分に形成してあることが好ましい(請求項2)。
In the present invention, the semiconductor module includes a semiconductor module including a power semiconductor element such as an IGBT element or a MOS FET element.
Further, the guide unit has a groove shape formed along the stacking direction of the semiconductor multilayer unit, and has a pair of recesses arranged so that the opening faces each other, and the semiconductor stack The unit is arranged in a state where both end portions in the longitudinal direction are accommodated in the respective recesses, and the guide surface faces the front surface and the back surface of the semiconductor stacked unit among the inner peripheral surfaces of the recesses. It is preferable that it is formed in the portion to be (Claim 2).
この場合には、上記一対の凹部によって、効果的に上記半導体積層ユニットを支持することができる。
特に、相互に開口部を対面させた上記一対の凹部によれば、上記半導体積層ユニットの長手方向の両端を、確実性高く支持することができる。
In this case, the semiconductor stacked unit can be effectively supported by the pair of recesses.
In particular, according to the pair of recesses whose openings face each other, both ends in the longitudinal direction of the semiconductor multilayer unit can be supported with high reliability.
また、上記ガイドユニットは、上記各凹部をそれぞれ形成してなる一対のガイド部と、上記半導体積層ユニットの積層方向の端面と当接する当接部を含むプレート部とを有してなり、上記一対のガイド部は、上記プレート部に固定してあることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記プレート部との当接により、上記凹部に対する上記半導体積層ユニットの挿入方向の位置を確実に規制することができる。
なお、上記プレート部と上記半導体積層ユニットとは、相互に接触しているだけでも、良いが、両者を接合しても良い。
The guide unit includes a pair of guide portions each formed with the respective recesses, and a plate portion including a contact portion that contacts an end surface in the stacking direction of the semiconductor stacked unit. The guide portion is preferably fixed to the plate portion.
In this case, the position in the insertion direction of the semiconductor multi-layer unit with respect to the recess can be reliably regulated by contact with the plate portion.
The plate portion and the semiconductor laminated unit may be in contact with each other, but may be joined together.
また、上記プレート部は、上記一対のヘッダ部に連通する一対の冷媒流路を形成してなることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記プレート部に形成した上記一対の冷媒流路を利用して、上記半導体積層ユニットに冷媒を循環させる経路を効率良く形成することができる。
Moreover, it is preferable that the said plate part forms a pair of refrigerant | coolant flow path connected to a pair of said header part (Claim 4).
In this case, it is possible to efficiently form a path for circulating the refrigerant through the semiconductor stacked unit by using the pair of refrigerant flow paths formed in the plate portion.
また、上記プレート部は、上記電力変換装置の筐体の一部を構成する構造部材であることが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記電力変換装置において、上記半導体積層ユニットを確実性高く保持することができる。
Moreover, it is preferable that the said plate part is a structural member which comprises a part of housing | casing of the said power converter device (Claim 5).
In this case, the semiconductor stacked unit can be held with high certainty in the power conversion device.
また、上記凹部の底面は、上記半導体積層ユニットとの間に、上記長手方向の所定の間隔を空けて対面し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を、上記長手方向においても支持することができる。
Further, it is preferable that the bottom surface of the concave portion is opposed to the semiconductor multilayer unit with a predetermined interval in the longitudinal direction (Claim 6).
In this case, the semiconductor stacked unit can be supported also in the longitudinal direction.
また、上記半導体積層ユニットと上記ガイドユニットとの間における上記長手方向の所定の間隙は、上記所定の幅方向の間隙よりも広く設定してあることが好ましい(請求項7)。
この場合には、一般に、上記幅方向に比べて上記長手方向において大きくなる熱膨張による寸法変化を許容することができる。
Further, it is preferable that the predetermined gap in the longitudinal direction between the semiconductor stacked unit and the guide unit is set wider than the gap in the predetermined width direction.
In this case, generally, a dimensional change due to thermal expansion that is larger in the longitudinal direction than in the width direction can be allowed.
また、上記ガイドユニットは、上記半導体積層ユニットに対して、積層方向の荷重を作用する加圧部を有してなることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記半導体積層ユニットに対して、積層方向の荷重を作用させることができる。
積層方向に当接荷重を作用させた上記半導体積層ユニットにおいては、上記半導体モジュールと上記冷却チューブとの接触状態を確実に維持して上記半導体モジュールの冷却性能を向上することができる。
さらに、積層方向の荷重を作用した状態で積層した上記半導体積層ユニットでは、ユニット自体の構造的な強度を向上することができる。
Moreover, it is preferable that the said guide unit has a pressurization part which applies the load of a lamination direction with respect to the said semiconductor lamination unit (Claim 8).
In this case, a load in the stacking direction can be applied to the semiconductor stacked unit.
In the semiconductor stacked unit in which the contact load is applied in the stacking direction, the contact state between the semiconductor module and the cooling tube can be reliably maintained and the cooling performance of the semiconductor module can be improved.
Furthermore, in the semiconductor laminated unit laminated with the load in the lamination direction applied, the structural strength of the unit itself can be improved.
また、上記各ヘッダ部は、ベローズパイプにより構成してあり、上記幅方向の所定の間隔は、0.5mm以上5mm以下としてあることが好ましい(請求項9)。
この場合には、管状のベローズパイプよりなるヘッダ部を有する上記半導体積層ユニットについて、上記ガイドユニットへの組み付け性を良好に維持しながら、上記半導体積層ユニットの耐久性を向上することができる。
Moreover, each said header part is comprised with the bellows pipe, and it is preferable that the predetermined space | interval of the said width direction shall be 0.5 mm or more and 5 mm or less.
In this case, the durability of the semiconductor multi-layer unit can be improved while maintaining good assembly to the guide unit with respect to the semiconductor multi-layer unit having a header portion made of a tubular bellows pipe.
上記幅方向の所定の間隙が0.5mm未満であると、上記ガイドユニットに対する上記半導体積層ユニットの組み付け性が不良になる。
一方、上記幅方向の所定の間隙が5mmを超えると、上記半導体積層ユニットを、上記ガイドユニットによって十分に支持できないおそれがある。
When the predetermined gap in the width direction is less than 0.5 mm, the assembling property of the semiconductor laminated unit with respect to the guide unit becomes poor.
On the other hand, if the predetermined gap in the width direction exceeds 5 mm, the semiconductor laminated unit may not be sufficiently supported by the guide unit.
また、上記ガイドユニットは、上記半導体モジュールの外部端子である制御端子と電気的に接続した制御基板を保持してなることが好ましい(請求項10)。
この場合には、上記ガイドユニットに固定した上記制御基板を用いて、上記半導体モジュールを確実性高く制御することができる。
さらに、上記制御基板を上記電力変換装置と一体化することで、装置全体をコンパクトに構成することができる。
Further, it is preferable that the guide unit holds a control board electrically connected to a control terminal which is an external terminal of the semiconductor module.
In this case, the semiconductor module can be controlled with high reliability by using the control board fixed to the guide unit.
Furthermore, by integrating the control board with the power conversion device, the entire device can be made compact.
また、上記ガイドユニットは、上記半導体モジュールの外部端子である電力端子と電気的に接続した電力バスバーを保持してなることが好ましい(請求項11)。
この場合には、上記ガイドユニットに固定した上記電力バスバーを介して、上記半導体モジュールが制御する電力信号を効率良く出力することができる。
特に、上記ガイドユニットに固定した上記電力バスバーによれば、電気的なリークやショート等のトラブルのおそれを抑制することができる。
さらに、上記電力バスバーを上記電力変換装置と一体化することで、装置全体をコンパクトに構成することができる。
Preferably, the guide unit holds a power bus bar electrically connected to a power terminal which is an external terminal of the semiconductor module.
In this case, the power signal controlled by the semiconductor module can be efficiently output via the power bus bar fixed to the guide unit.
In particular, according to the power bus bar fixed to the guide unit, it is possible to suppress the possibility of troubles such as electrical leaks and short circuits.
Furthermore, by integrating the power bus bar with the power conversion device, the entire device can be made compact.
また、上記電力変換回路は、DC−DCコンバータ回路と、インバータ回路とを含む回路であり、上記半導体モジュールは、上記DC−DCコンバータ回路及び上記インバータ回路を構成する電力用の半導体モジュールであることが好ましい(請求項12)。
この場合には、上記電力変換回路を構成する上記電力用半導体モジュールにおいては、上記半導体素子からの発熱量が大きいため、本発明による効果が特に有効になる。
The power conversion circuit is a circuit including a DC-DC converter circuit and an inverter circuit, and the semiconductor module is a power semiconductor module that constitutes the DC-DC converter circuit and the inverter circuit. (Claim 12).
In this case, since the amount of heat generated from the semiconductor element is large in the power semiconductor module constituting the power conversion circuit, the effect of the present invention is particularly effective.
(実施例1)
本例の電力変換装置1について、図1〜図8を用いて説明する。
この電力変換装置1は、図1及び図2に示すごとく、電力変換回路を構成する半導体モジュール10と、該半導体モジュール10を冷却する冷媒の流路を形成する冷却チューブ20とを含む装置である。
上記電力変換装置1は、半導体積層ユニット2とガイドユニット50とを有している。
上記半導体積層ユニット2は、図2に示すごとく、扁平形状を呈する冷却チューブ20と半導体モジュール10とを交互に積層してなり、上記各冷却チューブ20の両端を、上記冷媒の供給側及び排出側を構成する一対のヘッダ部41、42に連通させたユニットである。
上記ガイドユニット50は、図6及び図7に示すごとく、上記半導体積層ユニット2における上記各冷却チューブ20の長手方向に沿う側縁部がなす表面201及び裏面202に対面して、所定の幅方向の間隙を空けて配置される一対のガイド面531を形成してなるユニットである。
以下に、この内容について詳しく説明する。
Example 1
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
As shown in FIG. 2, the semiconductor laminated
As shown in FIGS. 6 and 7, the
This content will be described in detail below.
本例の電力変換装置1は、例えば、電気自動車用の走行モータに通電する駆動電流を生成するための装置である。
この電力変換装置1は、図1及び図8に示すごとく、上記半導体積層ユニット2、上記ガイドユニット50のほか、半導体モジュール10に制御信号を入力する制御基板110と、図示しないコンデンサやリアクトル等から構成される電力回路とを有してなる装置である。
The
As shown in FIGS. 1 and 8, the
上記の半導体積層ユニット2は、図2に示すごとく、複数の半導体モジュール10と扁平形状の冷却チューブ20とを交互に積層してなる多層積層構造のユニットである。
なお、本例の半導体積層ユニット2では、隣接して積層した冷却チューブ20の間に、2個の半導体モジュール10を並列配置してある。
As shown in FIG. 2, the semiconductor laminated
In the semiconductor laminated
この半導体モジュール10は、図3及び図4に示すごとく、電力用半導体素子であるIGBT素子11と、モータの回転を滑らかにするために必要なフライホイールダイオード素子12とを相互に対面する一対の電極放熱板15の間に配置したモジュールである。
そして、この半導体モジュール10は、上記一対の電極放熱板15と上記各素子11、12とを、モールド樹脂により一体成形してなる。
この半導体モジュール10は、図4に示すごとく、両面に電極放熱板15が露出するように樹脂成形してなり、該露出した電極放熱板15が放熱面として機能するように構成してある。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
The
As shown in FIG. 4, the
上記の半導体モジュール10は、図3に示すごとく、外部端子としては、電力信号用の端子であって、上記各電極放熱板15と一体に形成した電力端子150と、制御信号用の端子であって、モールド樹脂中に保持した制御端子160とを有してなる。そして、電力端子150と制御端子160とを、上記電極放熱板15に平行な面内において対向配置してある。
そのため、この半導体モジュール10を用いた半導体積層ユニット2においては、図6に示すごとく、該半導体積層ユニット2の表面201側に電力端子150を突出させ、裏面202側に制御端子160を突出させることができる。
As shown in FIG. 3, the
Therefore, in the semiconductor laminated
本例の冷却チューブ20は、図2に示すごとく、内部に冷媒を流動させる中空部(図示略)を有してなる扁平形状のチューブ20である。
この冷却チューブ20は、その両端部付近の扁平部分の平坦面に、ベローズパイプ400を接続するための貫通穴(図示略)を穿孔してなる。そして、冷却チューブ20の両端には、封止用のキャップ部材203を接合するように構成してある。
As shown in FIG. 2, the cooling
The cooling
上記半導体積層ユニット2は、図2に示すごとく、上記ヘッダ部として供給用のヘッダ部41と排出用のヘッダ部42とを有している。本例では、長さ方向に伸縮可能なアルミ材よりなる上記ベローズパイプ400により、これらのヘッダ部41、42を構成してある。
ベローズパイプ400は、隣接して積層した冷却チューブ20の間隙に配置してなり、各冷却チューブ20に穿孔した上記貫通穴を連通するように接合してある。そして、積層した冷却チューブ20の各間隙に配置した複数のベローズパイプ400が、全体として、上記各ヘッダ部41、42を形成するように構成してある。
As shown in FIG. 2, the
The
なお、ここで、上記半導体モジュール10を冷却チューブ20の間に配置する際には、上記各ヘッダ部41、42のベローズパイプ411、421を伸ばした状態で半導体モジュール10を冷却チューブ20の間に配置した後、ベローズパイプ400を縮めることにより、冷却チューブ20と半導体モジュール10とを密着させる。
なお、冷却チューブ20と、半導体モジュール10とを電気的に絶縁するため、冷却チューブ20と、半導体モジュール10の電極放熱板15との間には、電気的な絶縁性の高いセラミック板(図示略)を配置してある。
Here, when the
In order to electrically insulate the cooling
また、本例のガイドユニット50は、図5及び図6に示すごとく、上記ガイド面531を形成した一対のガイド部53と、該一対のガイド部53を固定するプレート部51とからなるユニットである。
各ガイド部53は、図6に示すごとく、上記半導体積層ユニット2の積層方向に沿う溝形状をなす凹部530を有してなる。そして、該凹部530の内周面のうち、相互に対面する2つの側壁面が、上記ガイド面531をなすように構成してある。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the
As shown in FIG. 6, each
ガイド部53における凹部530の長手方向の一方の端面には、プレート部に固定するためのフランジ535を形成してある。そして、ガイド部53は、フランジ535を上記プレート部51にボルト結合することにより、プレート部51に対して直立する状態で固定してある。
なお、本例では、ガイド部53とプレート部51とを別部品として構成したが、これに代えて、両者を一体構造として構成することもできる。
A
In the present example, the
上記一対のガイド部53は、図6に示すごとく、それぞれの凹部530の開口部を対面するように上記プレート部51に固定してある。
そして、上記半導体積層ユニット2は、その積層方向の一方の端面を上記プレート部51に当接すると共に、上記長手方向の両端部を上記各凹部530に収容した状態で、上記ガイドユニット50に組み付けてある。
As shown in FIG. 6, the pair of
The semiconductor laminated
このガイドユニット50は、図7に示すごとく、上記一対のガイド面531により半導体積層ユニット2の上記表面201及び上記裏面202を支持すると共に、上記凹部530の底面532により、半導体積層ユニット2の長手方向の端面を支持するように構成してある。
As shown in FIG. 7, the
上記各ガイド面531は、半導体積層ユニット2の表面201あるいは裏面202に対して、所定の幅方向の間隙aを空けて対面するように構成してある。また、上記底面532は、半導体積層ユニット2の長手方向の端面に対して、所定の長手方向の間隙bを空けて対面するように構成してある。
ここで、本例のガイドユニット50では、半導体積層ユニットに生じる熱膨張による寸法変化が長手方向において大きくなることを考慮して、上記各間隙の大小関係をa<bとしてある。
Each
Here, in the
さらに、本例の電力変換装置1では、図1に示すごとく、該電力変換装置1の筐体の一部をなすように上記プレート部51を構成してある。
そして、このプレート部51には、上記一対のヘッダ部41、42に連通する冷媒流路511、512を形成してあり、半導体積層ユニット2をガイドユニット50に組み付けたとき、冷媒流路511、512が各ヘッダ部41、42に連通するようにしてある。
Furthermore, in the
The
なお、該プレート部51における上記半導体積層ユニット2を固定した面は、該半導体積層ユニット2のほかに、図示しないコンデンサやリアクタ等の部品を固定するように構成してある。
プレート部51における上記電力変換装置1の外表面をなす面には、上記各冷媒流路511、512に外部配管を連結するためのジョイント部を接合してある。
The surface of the
A joint portion for connecting an external pipe to each of the
さらに、本例のガイドユニット50は、図5に示すごとく、半導体積層ユニット2を積層方向に加圧する荷重を発生する挟圧プレート52を有してなる。
該挟圧プレート52は、プレート部51との間で、積層方向の荷重を作用した状態で半導体積層ユニット2を挟持するように構成してある。
なお、本例では、半導体積層ユニット2の積層方向の端面を、上記プレート部51に接合してある。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the
The pinching
In this example, the end surface in the stacking direction of the semiconductor stacked
上記挟圧プレート52は、各ガイド部53の長手方向の端面にボルト結合することにより、一対のガイド部53をブリッジ状に連結するように構成してある。
該挟圧プレート52は、両端部に、固定用のボルトを挿通するボルト穴を穿孔してなり、その2箇所のボルト穴の中間に、上記半導体積層ユニット2の積層方向の端面に当接する当接部520を有してなる。
The pinching
The clamping
該当接部520は、図5に示すごとく、長手方向の両端部よりも板厚を厚く形成してなり、上記ガイド部53に取り付けたとき、半導体積層ユニット2に向けて突出する押圧面を形成するように構成してある。
そして、この挟圧プレート52は、ガイド部53の端面にボルト結合する際のボルトの締め付けトルクに応じた荷重を、上記当接部520から上記半導体積層ユニット2に向けて作用するように構成してある。
As shown in FIG. 5, the
The clamping
そのため、本例の電力変換装置1においては、上記冷却チューブ20と上記半導体モジュール10との間に適切な当接荷重を作用させることにより、両者の間に適切な当接荷重を作用して、広い接触面積を確保することができる。
それ故、本例の半導体積層ユニット2では、半導体モジュール10と冷却チューブ20との間の熱の移動が促進され、半導体モジュール10を効率良く冷却することができる。
特に、本例の電力変換装置2では、半導体モジュール10の両面側に冷却チューブ20が当接しているため、該半導体モジュール10を冷却する性能が非常に高い。
Therefore, in the
Therefore, in the semiconductor laminated
In particular, in the
また、上記のごとく、本例の電極変換装置1においては、図8に示すごとく、半導体モジュール10の電力端子150が半導体冷却ユニット2の表面201側に突出すると共に、制御端子160が裏面202側に突出するように構成してある。
そのため、この電力変換装置1では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット2の表面201側に、各半導体モジュール10の電力端子150を結線するための電力バスバー155を配設することにより、電力信号線の効率的な取り回しが可能となる。
As described above, in the
Therefore, in this
本例の電力変換装置1では、同図に示すごとく、一対のガイド部53を利用して、確実かつ簡単に電力バスバー155を固定することができる。すなわち、一対のガイド部53の各側面に形成した取り付け部を利用して、ブリッジ状に電力バスバー155を取り付ければ、半導体積層ユニット2の表面201と一定の間隙を空けて電力バスバー155を配置することができる。
In the
同様に、上記電力変換装置1では、図8に示すごとく、半導体積層ユニット2の裏面202側に、各半導体モジュール10の制御端子160に電気的に接続する制御基板165を配置することにより、該制御基板165と制御端子160との間の信号線を短縮或いは省略することができる。
本例の電力変換装置1では、一対のガイド部53を利用して、確実かつ簡単に制御基板155を固定することができる。
Similarly, in the
In the
(実施例2)
本例は、実施例1の電力変換装置を基にして、上記挟圧プレートの構造を変更した例である。この例について、図9を用いて説明する。
本例のガイドユニット50は、弾性変形可能に構成したバネ部材55を利用して半導体積層ユニット2を積層方向に荷重を作用するように構成してある。
(Example 2)
This example is an example in which the structure of the clamping plate is changed based on the power conversion device of the first embodiment. This example will be described with reference to FIG.
The
本例の一対のガイド部53は、半導体積層ユニット2の積層高さよりも高く形成してある。そして、各ガイド部53における半導体積層ユニット2から突出する部分には、上記バネ部材55の両端部を係合する係合ピン538を配置してある。
そして、バネ部材55は、その両端部を、各ガイド部53の係合ピン538に係合したとき、その中間部が半導体積層ユニット2に向けて湾曲し、該半導体積層ユニット2を押圧するように構成してある。
The pair of
When both ends of the
また、バネ部材55と半導体積層ユニット2の端面との間には、平板状の押圧プレート550を配置するように構成してある。
本例のバネ部材55は、押圧プレート550を介在して、弾性力を均一性高く半導体積層ユニット2の端面に作用するように構成してある。
Further, a flat
The
1 電力変換装置
10 半導体モジュール
11 IGBT素子
12 フライホイールダイオード素子
2 半導体積層ユニット
20 冷却チューブ
30 絶縁部材
41、42 ヘッダ部
400 ベローズパイプ
50 ガイドユニット
53 ガイド部
531 ガイド面
DESCRIPTION OF
Claims (12)
扁平形状を呈する上記冷却チューブと、平板状の上記半導体モジュールとを交互に積層してなり、上記各冷却チューブの両端を、上記冷媒の供給及び排出を行う一対のヘッダ部に連通させてなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットにおける上記各冷却チューブの長手方向に沿う側縁部がなす表面及び裏面に対面して、所定の幅方向の間隙を空けて配置される一対のガイド面を形成したガイドユニットとを有してなることを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device having a semiconductor module constituting a power conversion circuit and a cooling tube that forms a flow path of a refrigerant for cooling the semiconductor module,
A semiconductor formed by alternately laminating the cooling tube having a flat shape and the flat semiconductor module, and connecting both ends of each cooling tube to a pair of header portions for supplying and discharging the refrigerant. A laminated unit;
A guide unit formed with a pair of guide surfaces arranged with a gap in a predetermined width direction facing a front surface and a back surface formed by side edges along the longitudinal direction of each of the cooling tubes in the semiconductor stacked unit; A power converter characterized by comprising.
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