JP6119419B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を内蔵した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管とを積層した電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device in which a semiconductor module containing a semiconductor element and a cooling pipe for cooling the semiconductor module are stacked.
例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した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管とを積層した積層体を有するものがある(下記特許文献1参照)。この電力変換装置では、上記積層体をケースに収容し、固定してある。ケースは、冷却管を支持する支持板と、該支持板から支持板の厚さ方向に突出した側壁とを有する。積層体の積層方向に隣り合う2つの冷却管は、その両端を連結管によって連結されている。 For example, as a power conversion device that performs power conversion between direct current power and alternating current power, there is one having a laminated body in which a semiconductor module incorporating a semiconductor element and a cooling pipe for cooling the semiconductor module are laminated (the following patents) Reference 1). In this power converter, the laminate is accommodated in a case and fixed. The case includes a support plate that supports the cooling pipe, and a side wall that protrudes from the support plate in the thickness direction of the support plate. Two cooling pipes adjacent to each other in the stacking direction of the stacked body are connected at both ends by connecting pipes.
上記電力変換装置では、上記積層方向と、支持板の厚さ方向と、幅方向(積層方向と厚さ方向との双方に直交する方向)との3方向から、積層体をケースに固定している。これにより、積層体をケースにしっかり固定し、耐振性を高めている。 In the power conversion device, the laminate is fixed to the case from the three directions of the lamination direction, the thickness direction of the support plate, and the width direction (a direction orthogonal to both the lamination direction and the thickness direction). Yes. Thereby, the laminated body is firmly fixed to the case, and the vibration resistance is improved.
例えば積層方向については、以下のようにして固定してある。すなわち、ケースに板ばね等の加圧部材を収容してあり、この加圧部材を使って、積層体を積層方向に加圧し、ケースの内壁面に押し当てている。これにより、積層体をケースに対して、積層方向に固定している。 For example, the stacking direction is fixed as follows. That is, a pressure member such as a leaf spring is accommodated in the case, and using this pressure member, the stacked body is pressed in the stacking direction and pressed against the inner wall surface of the case. Thereby, the laminated body is being fixed to the lamination direction with respect to the case.
また、厚さ方向については、以下のようにして固定してある。すなわち、半導体モジュールは、半導体素子を封止した本体部を有しており、この本体部から幅方向において互いに逆向きに突出する一対の突部を形成してある。突部は上記連結管に係合している。そして、突部と支持板とによって連結管を厚さ方向に挟持し、固定してある。これにより、積層体の厚さ方向における耐振性を高めている。 Further, the thickness direction is fixed as follows. That is, the semiconductor module has a main body portion in which a semiconductor element is sealed, and a pair of protrusions that protrude from the main body portion in opposite directions in the width direction are formed. The protrusion is engaged with the connecting pipe. The connecting pipe is sandwiched and fixed in the thickness direction by the protrusion and the support plate. Thereby, the vibration resistance in the thickness direction of the laminate is enhanced.
また、積層体は、一対の突部をケースの側壁に接触させた状態で、ケース内に圧入されている。これにより、積層体を幅方向に固定している。 The laminate is press-fitted into the case with the pair of protrusions in contact with the side walls of the case. Thereby, the laminate is fixed in the width direction.
しかしながら、上記電力変換装置は、半導体モジュールが大型化しやすいという問題がある。すなわち、半導体モジュールの本体部から上記連結管までの距離は比較的長いため、突部を連結管まで延ばそうとすると、突部の長さを長くする必要がある。そのため、半導体モジュールが大型化しやすくなり、半導体モジュールの製造コストが上昇しやすくなる。 However, the power conversion device has a problem that the semiconductor module is easily increased in size. That is, since the distance from the main body part of the semiconductor module to the connecting pipe is relatively long, if the protruding part is extended to the connecting pipe, the length of the protruding part needs to be increased. Therefore, the size of the semiconductor module is easily increased, and the manufacturing cost of the semiconductor module is likely to increase.
また、上記電力変換装置は、積層体をケース内に圧入しているため、製造時の組付性が良くないという問題がある。 Moreover, since the said power converter device press-fits the laminated body in a case, there exists a problem that the assembly property at the time of manufacture is not good.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、耐振性に優れ、半導体モジュールの大型化を抑制できると共に、製造時の組付性を向上できる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 a background, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that has excellent vibration resistance, can suppress an increase in the size of a semiconductor module, and can improve the assembling property during manufacturing.
本発明の一態様は、半導体素子を封止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複数の冷却管とを積層した積層体と、
支持板を備え、該支持板によって上記冷却管を上記支持板の厚さ方向における一方側から支持しつつ、上記積層体を収容するケースと、
上記積層体に対して該積層体の積層方向に隣り合う位置に設けられ、上記積層体を上記積層方向に加圧することにより、上記積層体を上記ケース内に固定する加圧部材と、
上記積層方向と上記厚さ方向との双方に直交する幅方向における、上記積層体の両側に設けられ、上記ケースにそれぞれ固定された一対の被固定部材とを備え、
上記半導体モジュールは、該半導体モジュールと上記被固定部材とを接続したバスバーによって、上記ケースに上記厚さ方向へ固定されており、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を封止した本体部と、該本体部から上記積層方向に向かって互いに反対側へ突出した一対の突部とを有し、該突部は上記冷却管に係合し、上記突部と上記支持板とによって上記冷却管を上記厚さ方向に挟持してあり、
上記一対の被固定部材によって、上記冷却管を上記幅方向に挟持してあることを特徴とする電力変換装置にある。
One embodiment of the present invention is a stacked body in which a plurality of semiconductor modules in which semiconductor elements are sealed and a plurality of cooling pipes that cool the semiconductor modules are stacked.
A support plate, and a case for accommodating the laminate while supporting the cooling pipe from one side in the thickness direction of the support plate by the support plate;
A pressure member that is provided at a position adjacent to the stack in the stacking direction of the stack, and presses the stack in the stacking direction, thereby fixing the stack in the case;
A pair of fixed members provided on both sides of the laminated body in the width direction orthogonal to both the laminating direction and the thickness direction, respectively fixed to the case;
The semiconductor module is fixed to the case in the thickness direction by a bus bar connecting the semiconductor module and the fixed member,
The semiconductor module includes a main body portion that seals the semiconductor element, and a pair of protrusions that protrude from the main body portion toward opposite sides in the stacking direction, and the protrusions are associated with the cooling pipe. The cooling pipe is sandwiched in the thickness direction by the protrusion and the support plate,
The power converter is characterized in that the cooling pipe is sandwiched in the width direction by the pair of fixed members.
上記電力変換装置においては、本体部から上記一対の突部が、積層方向に突出している。そして、この突部を冷却管に係合させ、突部と支持板とによって冷却管を上記厚さ方向に挟持している。これにより、積層体をケースに対して、厚さ方向に固定してある。
そのため、半導体モジュールの大型化を抑制できる。すなわち、半導体モジュールと冷却管とは積層されているため、半導体モジュールは、冷却管に対して上記積層方向に隣り合う位置に存在している。そのため、上記突部を積層方向に突出させれば、突部の長さが短くても、これを冷却管に係合させることができる。したがって、半導体モジュールの大型化を抑制することが可能になる。
In the power converter, the pair of protrusions protrude in the stacking direction from the main body. The protrusion is engaged with the cooling pipe, and the cooling pipe is sandwiched in the thickness direction by the protrusion and the support plate. Thereby, the laminated body is being fixed to the thickness direction with respect to the case.
Therefore, the enlargement of the semiconductor module can be suppressed. That is, since the semiconductor module and the cooling pipe are stacked, the semiconductor module exists at a position adjacent to the cooling pipe in the stacking direction. Therefore, if the protrusion protrudes in the stacking direction, it can be engaged with the cooling pipe even if the length of the protrusion is short. Therefore, it is possible to suppress an increase in the size of the semiconductor module.
また、上記電力変換装置においては、支持板に固定した上記一対の被固定部材によって、冷却管を幅方向に挟持し、固定してある。
したがって、製造時には、例えば、積層体と上記一対の被固定部材とをケースに収容し、この一対の被固定部材によって、冷却管を幅方向に挟持したのち、被固定部材をケースに固定することができる。そのため、積層体を幅方向へ固定するために、従来のように、積層体をケースに圧入する必要はなく、製造時の組付性を向上させることができる。
In the power converter, the cooling pipe is sandwiched in the width direction and fixed by the pair of fixed members fixed to the support plate.
Therefore, at the time of manufacturing, for example, the laminated body and the pair of fixed members are accommodated in a case, and after fixing the cooling pipe in the width direction by the pair of fixed members, the fixed member is fixed to the case. Can do. Therefore, in order to fix the laminated body in the width direction, it is not necessary to press-fit the laminated body into the case as in the conventional case, and the assembling property at the time of manufacture can be improved.
また、上記電力変換装置は、加圧部材を使って、積層体を積層方向に固定してある。さらに、上述したように、積層体は厚さ方向と幅方向にもそれぞれ固定されている。このように、上記電力変換装置では、積層体をケースに、互いに直交する3つの方向から固定しているため、どの方向から振動が加わっても積層体がぐらつきにくくなり、耐振性を高めることが可能となる。 Moreover, the said power converter device has fixed the laminated body in the lamination direction using the pressurization member. Furthermore, as described above, the laminate is also fixed in the thickness direction and the width direction, respectively. As described above, in the power conversion device, since the laminate is fixed to the case from three directions orthogonal to each other, the laminate is less likely to wobble regardless of the direction from which vibration is applied, and vibration resistance can be improved. It becomes possible.
以上のごとく、本発明によれば、耐振性に優れ、半導体モジュールの大型化を抑制できると共に、製造時の組付性を向上できる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that has excellent vibration resistance, can suppress an increase in size of a semiconductor module, and can improve the assembling property at the time of manufacture.
上記電力変換装置において、上記一対の被固定部材は、上記幅方向における上記積層体側に突出した幅方向突起部をそれぞれ有し、該幅方向突起部によって上記冷却管を上記幅方向に挟持していることが好ましい。
この場合には、被固定部材に、幅方向に突出した部位(幅方向突起部)を形成してあるため、この幅方向突起部において、被固定部材が冷却管に当接しやすくなる。そのため、冷却管を幅方向に固定しやすくなる。
In the power conversion device, the pair of fixed members each have a width direction protrusion that protrudes toward the stacked body in the width direction, and the cooling pipe is sandwiched in the width direction by the width direction protrusion. Preferably it is.
In this case, since the site | part (width direction protrusion part) which protruded in the width direction was formed in the to-be-fixed member, it becomes easy to contact a to-be-fixed member to a cooling pipe in this width direction protrusion part. Therefore, it becomes easy to fix the cooling pipe in the width direction.
また、上記冷却管の管壁と上記被固定部材との間に、弾性変形または塑性変形する変形部が介在していることが好ましい。
この場合には、電力変換装置をより製造しやすくなる。すなわち、幅方向における冷却管の長さは製造ばらつきがあり、また、冷却管を配置する位置もばらつきがある。そのため、冷却管の管壁と被固定部材との間に上記変形部を介在させれば、この変形部によって、上記ばらつきを吸収することができる。そのため、電力変換装置を製造しやすくなる。
Further, it is preferable that a deformed portion that is elastically deformed or plastically deformed is interposed between the wall of the cooling tube and the fixed member.
In this case, it becomes easier to manufacture the power converter. That is, the length of the cooling pipe in the width direction varies in manufacturing, and the position where the cooling pipe is arranged also varies. Therefore, if the deformation portion is interposed between the wall of the cooling pipe and the fixed member, the variation can be absorbed by the deformation portion. Therefore, it becomes easy to manufacture a power converter.
(実施例1)
上記電力変換装置に係る実施例について、図1〜図8を用いて説明する。図1〜図3に示すごとく、本例の電力変換装置1は、積層体10と、ケース4と、加圧部材11と、一対の被固定部材5(5a,5b)とを備える。
積層体10は、半導体素子25(図8参照)を封止した複数の半導体モジュール2と、該半導体モジュール2を冷却する複数の冷却管3とを交互に積層してなる。図1に示すごとく、ケース4は、支持板40と側壁41とを備える。ケース4は、支持板40によって冷却管3を支持板40の厚さ方向(Z方向)における一方側から支持しつつ、積層体10を収容している。側壁41は、支持板40からZ方向に立設している。
Example 1
The Example which concerns on the said power converter device is described using FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
図2、図3に示すごとく、加圧部材11は、積層体10に対して、積層体10の積層方向(X方向)に隣り合う位置に設けられている。加圧部材11は、積層体10をX方向に加圧することにより、積層体10をケース4内に固定している。
図1に示すごとく、一対の被固定部材5a,5bは、X方向とZ方向との双方に直交する幅方向(Y方向)における、積層体10の両側に設けられている。被固定部材5a,5bは、ケース4にそれぞれ固定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
As shown in FIG. 1, the pair of fixed
半導体モジュール2は、半導体モジュール2と被固定部材5とを接続したバスバー12によって、ケース4にZ方向へ固定されている。
図2、図6に示すごとく、半導体モジュール2は、半導体素子25を封止した本体部20と、該本体部20からX方向に向かって互いに反対側へ突出した一対の突部22とを備える。突部22は冷却管3に係合している。突部22と支持板40とによって冷却管3をZ方向に挟持してある。
また、図1に示すごとく、一対の被固定部材5a,5bによって、冷却管3をY方向に挟持してある。
The
As shown in FIGS. 2 and 6, the
Further, as shown in FIG. 1, the
本例の電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。
The
本例では、一方の被固定部材5aとしてコンデンサ57を利用し、他方の被固定部材5bとして端子台58を利用している。コンデンサ57は、半導体モジュール2に加わる直流電圧を平滑化する(図8参照)。端子台58は、後述する交流バスバー12cの外部接続端子120を載置するための台である。
In this example, a
図1に示すごとく、半導体モジュール2は、上記本体部20と、該本体部20から突出した制御端子23及びパワー端子21を備える。制御端子23とパワー端子21は、Z方向において、互いに反対側に突出している。制御端子23には、半導体モジュール2のスイッチング動作を制御する制御回路基板17が接続している。
As shown in FIG. 1, the
パワー端子21には、直流電圧が加わる正極端子21a及び負極端子21bと、交流負荷71(図8参照)に電気的に接続される交流端子21cとがある。正極端子21aと負極端子21bは、バスバー12を介して、コンデンサ57のコンデンサ素子570に電気接続している。また、交流端子21cには交流バスバー12cが接続している。交流バスバー12cの外部接続端子120は、端子台58上に載置されている。制御回路基板17によって半導体モジュール2をスイッチング動作させることにより、正極端子21aと負極端子21bとの間に加わる直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子21cから出力するよう構成されている。
The
直流用のバスバー12a,12bは、コンデンサ57に固定されている。交流バスバー12cは、端子台58に固定されている。また、コンデンサ57と端子台58とは、上述したように、ケース4に固定されている。したがって、半導体モジュール2は、バスバー12a〜12cと、コンデンサ57と、端子台58とを介して、ケース4に固定されることとなる。
The DC bus bars 12 a and 12 b are fixed to a
ケース4の支持板40には、Z方向に貫通した貫通孔49が形成されている。この貫通孔49内に、半導体モジュール2の一部が配されている。また、Y方向における冷却管3の両端部300は、支持板40に支持されている。
A through
図3に示すごとく、X方向に隣り合う2つの冷却管3は、両端部300において、連結管13によって連結されている。また、積層体10を構成する複数の冷却管3のうち、X方向における一方の端部に位置する冷却管3aには、冷媒16を導入するための導入パイプ14と、冷媒16を導出するための導出パイプ15とが接続している。導入パイプ14から冷媒16を導入すると、冷媒16は連結管13を通って全ての冷却管3内を流れ、導出管15から導出する。これにより、半導体モジュール2を冷却するよう構成されている。
As shown in FIG. 3, the two cooling
また、ケース4内には、積層体10に対してX方向に隣り合う位置に、昇圧用のリアクトル18が配されている。リアクトル18と積層体10との間には、隔壁43が形成されている。
In the
隔壁43と積層体10との間には、上述した加圧部材11(板ばね)を設けてある。この加圧部材11によって、積層体10を、パイプ14,15側の側壁41aに向けて加圧している。これにより、半導体モジュール2と冷却管3との接触圧を確保しつつ、積層体10をケース4内に固定している。
Between the
図1、図4に示すごとく、被固定部材5a,5bは、Y方向における積層体10側に突出した幅方向突起部50をそれぞれ有する。この幅方向突起部50によって冷却管3をY方向に挟持している。図4に示すごとく、幅方向突起部50には、冷却管3の両端部300の外縁形状に倣う湾曲面59が形成されている。冷却管3と幅方向突起部50との間に、公差吸収用の弾性部32が介在している。湾曲面59は、弾性部32に斜め方向から当接している。これにより、冷却管3に、Y方向とZ方向との両方向から力が加わるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the fixed
図3に示すごとく、コンデンサ57は、コンデンサケース51と、該コンデンサケース51に収容されたコンデンサ素子570と、該コンデンサ素子570を封止する封止部材53とを備える。コンデンサ57の上記幅方向突起部50は、コンデンサケース51と一体に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、端子台58は、上記外部接続端子120を載置するための、樹脂製の台座部580を備える。端子台58の幅方向突起部50は、台座部580と一体に形成されている。
The
一方、図5に示すごとく、冷却管3は、2枚の管壁30(30a,30b)を接合して形成されている。2枚の管壁30の間には、中壁35が介在している。管壁30と中壁35との間の空間は、冷媒16が流れる流路Fとなっている。この流路Fに、冷媒16との接触面積を増やすためのフィン34が配されている。管壁30と中壁35は、アルミニウム等の金属板の表面にろう材を塗布した、いわゆるブレージングシートである。2枚の管壁30a,30bのうち一方の管壁30aは、上記弾性部32と一体に形成されている。すなわち、管壁30aの一部が幅方向突起部50に向かって延びて、弾性部32を構成している。弾性部32の先端は鉤状に折り曲げられている。この弾性部32の先端が、幅方向突起部50の湾曲面59に当接している。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
図7に示すごとく、電力変換装置1を製造する際には、まず、積層体10をケース4に収容し、加圧部材11(図3参照)を使って、積層体10をケース4に固定する。その後、2つの被固定部材5をケース4に収容し、ボルト19を使って被固定部材5をケース4に固定しつつ、幅方向突起部50の湾曲面59を弾性部32に押し当てる。このとき、弾性部32は塑性変形する。これにより、冷却管3の形状ばらつきや、位置ばらつきを吸収するよう構成されている。また、湾曲面59を使って、冷却管3に、Y方向とZ方向との両方向に力を加えている。
As shown in FIG. 7, when manufacturing the
一方、図1に示すごとく、半導体モジュール2は、半導体素子25に電気的に接続した金属製の放熱板27を有する。放熱板27は、本体部20から露出している。図6に示すごとく、放熱板27と冷却管3との間には、セラミック等の絶縁材料からなる絶縁板6が介在している。絶縁板6は、放熱板27と冷却管3とを電気的に絶縁するために設けられている。また、半導体モジュール2の本体部20には、絶縁板6が嵌合する凹部24が形成されている。この凹部24によって、絶縁板6がZ方向またはY方向に位置ずれすることを抑制している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
また、図6に示すごとく、X方向における、絶縁板6の表面から接合部39までの長さL1は、突部22のX方向長さL2(本体部20の表面から突部22の端面220までのX方向長さ)よりも長い。これにより、突部22が接合部39に当接することを抑制し、半導体モジュール2と冷却管3との接触圧を高くしている。
6, the length L1 from the surface of the insulating
また、図6に示すごとく、冷却管3のうち突部22が係合する部位である肩部38はアール状に形成されている。そして突部22には、肩部38に密着するアール面28を形成してある。
Moreover, as shown in FIG. 6, the
次に、図8を用いて、電力変換装置1の回路図の説明をする。同図に示すごとく、本例では、半導体モジュール2等を用いて、昇圧部111と、インバータ部110とを構成してある。個々の半導体モジュール2には、2つの半導体素子25(IGBT素子)が封止されている。本例の電力変換装置1は、直流電源70の直流電圧を、昇圧部111を使って昇圧し、その昇圧後の直流電圧を、インバータ部110によって交流電圧に変換するよう構成されている。上述したリアクトル18は、昇圧部111に使用されている。また、本例の電力変換装置1は、フィルタ用のコンデンサ素子550を有する。コンデンサ素子550は、上記コンデンサケース51に、平滑用のコンデンサ素子570と共に収容されている。
Next, a circuit diagram of the
本例の作用効果について説明する。本例では図2、図6に示すごとく、本体部20から一対の突部22が、X方向に突出している。そして、この突部22を冷却管3に係合させ、突部22と支持板40とによって冷却管3をZ方向に挟持している。これにより、積層体10をケース4に、Z方向へ固定してある。
このように構成することにより、半導体モジュール2の大型化を抑制することができる。すなわち、半導体モジュール2と冷却管3とは積層されているため、半導体モジュール2は、冷却管3に対してX方向に隣り合う位置に存在している。そのため、突部22をX方向に突出させれば、突部22の長さが短くても、これを冷却管3に係合させることができる。したがって、半導体モジュール2の大型化を抑制することが可能になる。
The effect of this example will be described. In this example, as shown in FIGS. 2 and 6, the pair of
By comprising in this way, the enlargement of the
また、図1に示すごとく、本例では、支持板40に固定した一対の被固定部材5によって、冷却管3をY方向に挟持し、固定してある。
そのため、電力変換装置1を製造する際に、例えば図7に示すごとく、先ず積層体10をケース4に収容し、その後、一対の被固定部材5を支持板40に固定しつつ、この一対の被固定部材5によって、冷却管3をY方向に挟持させることができる。したがって、製造時に、積層体10をY方向に固定するために、従来のように積層体10をケース4に圧入する必要がなくなり、製造時の組付性を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 1, in this example, the
Therefore, when manufacturing the
また、電力変換装置1は、図2、図3に示すごとく、加圧部材11を使って、積層体10をX方向に固定してある。また、上述したように、積層体10はZ方向とY方向にもそれぞれ固定されている。このように本例では、積層体10をケース4に対して、互いに直交する3つの方向から固定しているため、どの方向から振動が加わっても積層体10がぐらつきにくくなり、耐振性を高めることが可能となる。
Moreover, the
また、図1に示すごとく、本例の被固定部材5a,5bは、上記幅方向突起部50をそれぞれ有する。この幅方向突起部50によって冷却管3をY方向に挟持している。
この場合には、被固定部材5a,5bに、Y方向に突出した部位(幅方向突起部50)を形成してあるため、この幅方向突起部50において、被固定部材5a,5bが冷却管3に当接しやすくなる。そのため、冷却管3をY方向に固定しやすくなる。
Moreover, as shown in FIG. 1, the to-
In this case, since the fixed
また、本例では図4に示すごとく、冷却管3の管壁30と被固定部材5との間に、塑性変形する変形部32が介在している。
この場合には、電力変換装置1をより製造しやすくなる。すなわち、Y方向における冷却管3の長さは製造ばらつきがあり、また、冷却管3の位置もばらつきがある。そのため、冷却管3と被固定部材5との間に変形部32を介在させれば、この変形部32によって、上記ばらつきを吸収することができる。そのため、電力変換装置1を製造しやすくなる。
In this example, as shown in FIG. 4, a deforming
In this case, it becomes easier to manufacture the
また、本例では図4に示すごとく、幅方向突起部50に湾曲面59を形成してある。この湾曲面59が変形部32に斜めから当接することにより、冷却管3をY方向とZ方向との両方向に押圧し、固定するよう構成されている。
このように湾曲面59を形成すれば、図7に示すごとく、電力変換装置1を製造する際に、被固定部材5をZ方向から支持板40に近づけて固定するだけで、冷却管3をY方向に押圧できる。そのため、被固定部材5をY方向に移動させる必要がなくなり、電力変換装置1をより製造しやすくなる。
Further, in this example, as shown in FIG. 4, a
If the
また、図5に示すごとく、本例の変形部32は、冷却管3の管壁30と一体になっている。
そのため、変形部32を、冷却管3とは別部材として用意する必要がなくなる。したがって、部品点数を低減でき、電力変換装置1の製造コストを低減できる。
Further, as shown in FIG. 5, the
Therefore, it is not necessary to prepare the
また、図6に示すごとく、冷却管3の上記肩部38はアール状に形成されている。そして突部22には、肩部38に密着するアール面28を形成してある。
そのため、突部22と冷却管3との接触面積を大きくすることができる。これにより、冷却管3に大きな応力が加わることを抑制でき、冷却管3の変形を抑制できる。
Moreover, as shown in FIG. 6, the said
Therefore, the contact area between the
また、図6に示すごとく、半導体モジュール2の本体部20と冷却管3との間には、絶縁板6が介在している。そして本体部20に、絶縁板6が嵌合する凹部24を形成してある。
そのため、凹部24によって、絶縁板6の位置ずれを効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 6, an insulating
Therefore, the
また、図1に示すごとく、一対の被固定部材5a,5bのうち、一方の被固定部材5aは、半導体モジュール2に加わる直流電圧を平滑化するコンデンサ57である。そして、他方の被固定部材5bは、バスバー12cの外部接続端子120を載置するための端子台58である。
この場合には、コンデンサ57及び端子台58を、被固定部材5として有効に活用することができる。すなわち、コンデンサ57は、図8に示すごとく、全ての半導体モジュール2に電気接続する必要があるため、半導体モジュール2の近傍に配置する必要がある。また、端子台58も、半導体モジュール2の近傍に配される。したがって、コンデンサ57及び端子台58は、冷却管3の近傍に配される。そのため、コンデンサ57及び端子台58は、冷却管3を挟持する部材として好適である。
As shown in FIG. 1, of the pair of fixed
In this case, the
以上のごとく、本例によれば、耐振性に優れ、半導体モジュールの大型化を抑制できると共に、製造時の組付性を向上できる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a power conversion device that has excellent vibration resistance, can suppress an increase in the size of a semiconductor module, and can improve the assembling property at the time of manufacture.
なお、本例では、コンデンサ57及び端子台58を被固定部材5として利用したが、他の部品を被固定部材5とすることもできる。例えば、上記リアクトル18を被固定部材5として用いることもできる。また、コンデンサ57を、フィルタ用のコンデンサおよび平滑用のコンデンサに分けて、それぞれを被固定部材5にすることもできる。
In this example, the
また、本例では、変形部32を、冷却管3の管壁30と一体に形成したが、別体としてもよい。また、本例の変形部32は金属製であり、塑性変形するが、これに限るものではなく、例えばゴム等の弾性材料によって構成してもよい。
Moreover, in this example, although the deformation |
また、本例では、ケース4を1個のみ用いているが、ケース4を二重にしてもよい。すなわち、積層体10を第1のケースに収容して固定し、この第1のケースを第2のケースに収容して固定してもよい。
In this example, only one
(実施例2)
本例は、被固定部材5及び冷却管3の形状を変更した例である。図10に示すごとく、本例では、被固定部材5に、幅方向突起部50(図1参照)を形成していない。また、本例の変形部32は、冷却管3の管壁30からY方向に突出している。一対の被固定部材5は、変形部32に、それぞれY方向から当接している。本例では実施例1と同様に、一方の被固定部材5aとしてコンデンサ57を用い、他方の被固定部材5bとして端子台58を用いている。
(Example 2)
In this example, the shapes of the fixed
本例の電力変換装置1を製造する際には、図9に示すごとく、ケース4に積層体10を入れて固定し、その後、一対の被固定部材5a,5bをケース4に収容する。この際、被固定部材5a,5bを、冷却管3よりも側壁41に近い位置に配置しておく。その後、被固定部材5a,5bをY方向に移動し、一対の被固定部材5a,5bの側面56を変形部32に当接させる。これにより、変形部32を変形させつつ、一対の被固定部材5a,5bによって、冷却管3をY方向に挟持する。その後、ボルト19(図10参照)を使って被固定部材5a,5bをケース4に固定する。
When manufacturing the
本例では、被固定部材5(コンデンサ57および端子台58)の形状を簡素にすることができる。そのため、電力変換装置1の製造コストを低減することができる。
In this example, the shape of the fixed member 5 (the
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。 Others are the same as in the first embodiment. Moreover, among the symbols used in the drawings relating to this example, the same symbols as those used in the first embodiment represent the same components as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
(実施例3)
本例は、半導体モジュール2の形状を変更した例である。図11に示すごとく、本例では、突部22を断面矩形状に形成した。すなわち、本例では実施例1と同様に、冷却管3の肩部38をアール状に形成しているが、突部22にはアール面28(図6参照)を形成しておらず、突部22の先端225のみを冷却管38に当接させている。この先端225と支持板40(図1参照)とによって冷却管3をZ方向に挟持し、固定している。また、半導体モジュール2の本体部20には、絶縁板6が嵌合する凹部24(図6参照)を形成していない。
(Example 3)
In this example, the shape of the
このようにすると、半導体モジュール2の形状が簡素であるため、半導体モジュール2の製造コストを低減することができる。
If it does in this way, since the shape of the
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。 Others are the same as in the first embodiment. Moreover, among the symbols used in the drawings relating to this example, the same symbols as those used in the first embodiment represent the same components as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
(実施例4)
本例は、半導体モジュール2の形状を変更した例である。図12に示すごとく、本例では、実施例1と同様に、半導体モジュール2と冷却管3との間に絶縁板6を介在させているが、本例では、この絶縁板6が嵌合する凹部24(図6参照)を形成していない。また、冷却管3の肩部38はアール状に形成されており、突部22には、肩部38に密着するアール面28を形成してある。
Example 4
In this example, the shape of the
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。 Others are the same as in the first embodiment. Moreover, among the symbols used in the drawings relating to this example, the same symbols as those used in the first embodiment represent the same components as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
(実施例5)
本例は、半導体モジュール2の形状を変更した例である。図13に示すごとく、本例では、突部22を断面矩形状に形成した。すなわち、実施例1と同様に、冷却管3の肩部38はアール状に形成されているが、突部22にはアール面28(図6参照)を形成しておらず、突部22の先端225のみを冷却管38に接触させている。この先端225を使って、冷却管3のZ方向の位置ずれを規制している。また、半導体モジュール2の本体部20に、絶縁板6が嵌合する凹部24を形成してある。
(Example 5)
In this example, the shape of the
その他は、実施例1と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。 Others are the same as in the first embodiment. Moreover, among the symbols used in the drawings relating to this example, the same symbols as those used in the first embodiment represent the same components as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
1 電力変換装置
10 積層体
11 加圧部材
2 半導体モジュール
20 本体部
21 パワー端子
22 突部
3 冷却管
4 ケース
40 支持板
41 側壁
5 被固定部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
支持板(40)を備え、該支持板(40)によって上記冷却管(3)を上記支持板(40)の厚さ方向における一方側から支持しつつ、上記積層体(10)を収容するケース(4)と、
上記積層体(10)に対して該積層体(10)の積層方向に隣り合う位置に設けられ、上記積層体(10)を上記積層方向に加圧することにより、上記積層体(10)を上記ケース(4)内に固定する加圧部材(11)と、
上記積層方向と上記厚さ方向との双方に直交する幅方向における、上記積層体(10)の両側に設けられ、上記ケース(4)にそれぞれ固定された一対の被固定部材(5,5a,5b)とを備え、
上記半導体モジュール(2)は、該半導体モジュール(2)と上記被固定部材(5)とを接続したバスバー(12)によって、上記ケース(4)に上記厚さ方向へ固定されており、
上記半導体モジュール(2)は、上記半導体素子(25)を封止した本体部(20)と、該本体部(20)から上記積層方向に向かって互いに反対側へ突出した一対の突部(22)とを有し、該突部(22)は上記冷却管(3)に係合し、上記突部(22)と上記支持板(40)とによって上記冷却管(3)を上記厚さ方向に挟持してあり、
上記一対の被固定部材(5)によって、上記冷却管(3)を上記幅方向に挟持してあることを特徴とする電力変換装置(1)。 A laminate (10) in which a plurality of semiconductor modules (2) encapsulating a semiconductor element (25) and a plurality of cooling pipes (3) for cooling the semiconductor modules (2) are laminated;
A case that includes a support plate (40) and accommodates the laminate (10) while supporting the cooling pipe (3) from one side in the thickness direction of the support plate (40) by the support plate (40). (4) and
The laminated body (10) is provided at a position adjacent to the laminated body (10) in the laminating direction, and the laminated body (10) is pressed in the laminating direction, whereby the laminated body (10) is A pressure member (11) to be fixed in the case (4);
A pair of fixed members (5, 5a, 5a, 5a, 5a, 5b) provided on both sides of the laminated body (10) in the width direction orthogonal to both the laminating direction and the thickness direction and respectively secured to the case (4). 5b)
The semiconductor module (2) is fixed in the thickness direction to the case (4) by a bus bar (12) connecting the semiconductor module (2) and the fixed member (5).
The semiconductor module (2) includes a main body (20) encapsulating the semiconductor element (25) and a pair of protrusions (22) protruding from the main body (20) toward opposite sides in the stacking direction. The protrusion (22) engages with the cooling pipe (3), and the cooling pipe (3) is inserted in the thickness direction by the protrusion (22) and the support plate (40). Is sandwiched between
The power converter (1), wherein the cooling pipe (3) is sandwiched in the width direction by the pair of fixed members (5).
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