(57)【要約】  加工コストの低減化を図り、輸送時における伝熱支持用金属板の変形強度を向上させることができる電力変換装置を提供する。ケース体（１２）の一面に放熱部材（１３）が形成された半導体パワーモジュール（１１）と、放熱部材に接合される冷却体（３）と、発熱回路部品を含む回路部品を実装した実装基板（２２），（２３）と、実装基板を半導体パワーモジュールとの間に所定間隔を保って支持し、実装基板の発熱を冷却体に筐体を介することなく放熱するように前記冷却体に接触させる伝熱支持用金属板（３２），（３３）と、を備え、放熱部材の接合面の外周側に収納部（１８）を形成し、この収納部に伝熱支持用金属板（３２ｃ），（３３ｃ）を収納した。
2014020806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発熱体と、
前記第１の発熱体に接合される冷却体と、
第２の発熱体と、
前記第２の発熱体の熱を、前記冷却体に伝熱させる伝熱板と、を備え、
前記第１の発熱体の接合面の外周側に前記伝熱板を収納する収納部を形成したことを特徴とする冷却構造体。
【請求項２】
一面に放熱部材が形成された半導体パワーモジュールと、
前記放熱部材に接合される冷却体と、
前記半導体パワーモジュールを駆動する回路部品を実装した実装基板の熱を、前記冷却体に伝熱させる伝熱板と、を備え、
前記放熱部材の接合面の外周側に前記伝熱板を収納する収納部を形成したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
電力変換用の半導体スイッチング素子をケース体に内蔵し、当該ケース体の一面に放熱部材が形成された半導体パワーモジュールと、
前記放熱部材に接合される冷却体と、
前記半導体スイッチング素子を駆動する発熱回路部品を含む回路部品を実装した実装基板と、
当該実装基板を前記半導体パワーモジュールとの間に所定間隔を保って支持し、当該実装基板の発熱を前記冷却体に筐体を介することなく放熱するように前記冷却体に接触させる伝熱支持用金属板と、を備え、
前記放熱部材の接合面の外周側に収納部を形成し、当該収納部に前記伝熱支持用金属板を収納したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記収納部を、前記放熱部材の接合面の外周側に形成した段差面とし、前記伝導支持用金属板の前記収納部から露出する面と、前記放熱部材の前記接合面とを面一としたことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記伝導支持用金属板の前記収納部から露出する面に、前記冷却体の接合面が密着していることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記放熱部材は前記冷却体に直接冷却により冷却されているとともに、
前記放熱部材と前記冷却体との間に、水密封止部を設けたことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記放熱部材は前記冷却体に間接冷却により冷却されているとともに、
前記放熱部材と前記冷却体との間に、伝熱部材を配置したことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記伝熱部材は、熱伝導性が良好なグリースであることを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体の熱を冷却する冷却構造体と、電力変換用の半導体スイッチング素子を内蔵したモジュール上に、所定間隔を保って上記半導体スイッチング素子を駆動する発熱回路部品を含む回路部品を実装した実装基板を支持するようにした電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電力変換装置としては、特許文献１に記載された電力変換装置が知られている。
この電力変換装置は、筐体内に、冷却液が通過する水冷ジャケットを配置し、この水冷ジャケット上に電力変換用の半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴを内蔵したパワーモジュールを接合して冷却するようにしている。
また、筐体内には、パワーモジュールの水冷ジャケットとは反対側に所定距離を保って制御回路基板を配置し、この制御回路基板で発生する熱を、放熱部材を介して制御回路基板を支持する金属ベース板に伝達し、さらに金属ベース板に伝達された熱を、この金属ベース板を支持する筐体の側壁を介して水冷ジャケットに伝達するようにしている。【０００３】
上記特許文献１に記載された従来例にあっては、制御回路基板で発生する熱を、制御回路基板→放熱部材→金属ベース板→筐体→水冷ジャケットという経路で放熱するようにしている。このため、筐体が伝熱経路の一部として利用されることにより、筐体にも良好な伝熱性が要求されることになり、材料が熱伝導率の高い金属に限定され、小型軽量化の要求される電力変換装置おいて、樹脂等の軽量な材料の選択が不可能となり軽量化が困難となるおそれがある。【０００４】
そこで、制御回路基板などの発熱体で発生する熱を、筐体を介在させず、金属ベース板の端部をパワーモジュール及び水冷ジャケットの間で挟持することで、発熱体の熱を効率よく水冷ジャケットに放熱する構造が考えられる。
その際、パワーモジュール及び水冷ジャケットの接合面の外周側には、金属ベースの端部の位置決めを兼ねてベース端部を収納するためにベース端部収納部を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３５３４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パワーモジュール及び水冷ジャケットの両者の接合面にベース端部収納部を形成するのは、加工コストの面で問題がある。また、水冷ジャケットの接合面にベース端部収納部を形成するのは、大型重量物である水冷ジャケットを加工機械に組付けた加工時の取り扱いが困難であり、加工コストが増大するおそれがある。
一方、組み立て前の電力変換装置は、パワーモジュールに制御回路基板、放熱部材及び金属ベース板を組み付けたパワーモジュールユニットと、水冷ジャケットとを分離して組立工場等に輸送されるが、パワーモジュールユニットの金属ベースの端部をフリーの状態で輸送すると、輸送時の振動で金属ベース板が大きく揺動して変形するおそれがある。【０００７】
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、加工コストの低減化を図り、輸送時における伝熱板の変形強度を向上させることができる冷却構造体と、加工コストの低減化を図り、輸送時における伝熱板、或いは伝熱支持用金属板の変形強度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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る冷却構造体は、第１の発熱体と、前記第１の発熱体に接合される冷却体と、第２の発熱体と、前記第２の発熱体の熱を、前記冷却体に伝熱させる伝熱板とを備え、前記第１発熱体の接合面の外周側に前記伝熱板を収納する収納部を形成した。
この一態様に係る冷却構造体によると、大型重量物である冷却体と比較して第１の発熱体は、加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、第１及び第２の発熱体と伝熱板とをユニット化し、冷却体とは分離して輸送しても、ユニット化された第１の発熱体は収納部で伝熱板を収納しているので、外力による伝熱板の変形が防止される。【０００９】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、一面に放熱部材が形成された半導体パワーモジュールと、前記放熱部材に接合される冷却体と、前記半導体パワーモジュールを駆動する回路部品を実装した実装基板の熱を、前記冷却体に伝熱させる伝熱板とを備え、前記放熱部材の接合面の外周側に前記伝熱板を収納する収納部を形成した。
この一態様に係る電力変換装置によると、大型重量物である冷却体と比較して放熱部材は、加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、半導体パワーモジュールに放熱部材、実装基板及び伝熱板とをユニット化し、冷却体とは分離して輸送しても、ユニット化された放熱部材は収納部で伝熱板を収納しているので、外力による伝熱板の変形が防止される。【００１０】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、電力変換用の半導体スイッチング素子をケース体に内蔵し、当該ケース体の一面に放熱部材が形成された半導体パワーモジュールと、前記放熱部材に接合される冷却体と、前記半導体スイッチング素子を駆動する発熱回路部品を含む回路部品を実装した実装基板と、当該実装基板を前記半導体パワーモジュールとの間に所定間隔を保って支持し、当該実装基板の発熱を前記冷却体に筐体を介することなく放熱するように前記冷却体に接触させる伝熱支持用金属板とを備え、前記放熱部材の接合面の外周側に収納部を形成し、当該収納部に前記伝熱支持用金属板を収納した。【００１１】
この一態様に係る電力変換装置によると、大型重量物である冷却体と比較して放熱部材は、加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、半導体パワーモジュールに放熱部材、実装基板及び伝熱支持用金属板をユニット化し、冷却体とは分離して輸送しても、ユニット化された放熱部材は収納部で伝熱支持用金属板を収納しているので、外力による伝熱支持用金属板の変形が防止される。【００１２】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記収納部を、前記放熱部材の接合面の外周側に形成した段差面とし、前記伝導支持用金属板の前記収納部から露出する面と、前記放熱部材の前記接合面とを面一とした。
この一態様に係る電力変換装置によると、互いに面一とした伝導支持用金属板の収納部から露出する面と放熱部材の接合面とが冷却体に当接するので、実装基板から伝熱支持用金属板に伝熱された熱は、効率良く冷却体に放熱される。【００１３】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記伝導支持用金属板の前記収納部から露出する面に、前記冷却体の接合面が密着している。
この一態様に係る電力変換装置によると、伝導支持用金属板と冷却体との密着性が高まるので、実装基板から伝熱支持用金属板に伝熱された熱が、さらに効率良く冷却体に放熱される。【００１４】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記放熱部材は前記冷却体に直接冷却により冷却されているとともに、前記放熱部材と前記冷却体との間に、水密封止部を設けた。
この一態様に係る電力変換装置によると、実装基板から伝熱支持用金属板に伝熱された熱が、直接冷却の放熱部材及び冷却体により効率良く放熱される。【００１５】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記放熱部材は前記冷却体に間接冷却により冷却されているとともに、前記放熱部材と前記冷却体との間に、伝熱部材を配置した。
この一態様に係る電力変換装置によると、実装基板から伝熱支持用金属板に伝熱された熱が、間接冷却の放熱部材及び冷却体により放熱される。【００１６】
さらに、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記伝熱部材が、熱伝導性が良好なグリースである。
この一態様に係る電力変換装置によると、熱伝導性が良好なグリースからなる伝熱部材により放熱部材及び冷却体の熱伝導性が高められるので、実装基板から伝熱支持用金属板に伝熱された熱は、放熱部材及び冷却体により効率良く放熱される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る冷却構造体によれば、大型重量物である冷却体と比較して第１の発熱体は、加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、加工コストの低減化を図ることができる。また、第１及び第２の発熱体と伝熱板とをユニット化し、冷却体とは分離して輸送しても、ユニット化された第１の発熱体は収納部で伝熱板を収納しているので、伝熱板の変形強度を向上させることができる。【００１８】
また、本発明に係る電力変換装置によれば、大型重量物である冷却体と比較して放熱部材は、加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、半導体パワーモジュールに放熱部材、実装基板及び伝熱板、或いは伝熱支持用金属板とをユニット化し、冷却体とは分離して輸送しても、ユニット化された放熱部材は収納部で伝熱板、或いは伝熱支持用金属板を収納しているので、外力による伝熱板、或いは伝熱支持用金属板の変形強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る直接冷却方式の電力変換装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の電力変換装置の要部を示す断面図である。
【図３】電力変換装置の放熱部材と冷却体との間で伝熱支持用金属板が挟持されている状態を示す断面図である。
【図４】伝熱支持用金属板を示す側面図である。
【図５】発熱回路部品の全体の放熱経路を説明する図である。
【図６】本発明に係るパワーモジュールに実装基板及び伝熱支持用金属板を組み付けたパワーモジュールユニットを示すものである。
【図７】本発明に係る間接冷却方式の電力変換装置の全体構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る電力変換装置の全体構成を示す断面図であり、図２は、図１の要部を拡大して示した図である。
図１の符号１は電力変換装置であって、この電力変換装置１は筐体２内に収納されている。筐体２は、合成樹脂材を成形したものであり、水冷ジャケットの構成を有する冷却体３を挟んで上下に分割された下部筐体２Ａ及び上部筐体２Ｂで構成されている。
【００２１】
下部筐体２Ａは有底角筒体で構成されている。この下部筐体２Ａは開放上部が冷却体３で覆われ、内部に平滑用のフィルムコンデンサ４が収納されている。
上部筐体２Ｂは、上端及び下端を開放した角筒体２ａと、この角筒体２ａの上端を閉塞する蓋体２ｂとを備えている。そして、角筒体２ａの下端が冷却体３で閉塞されている。
この角筒体２ａの下端と冷却体３との間には、図示しないが、液状シール剤の塗布やゴム製パッキンの挟み込みなどのシール材が介在されている。
【００２２】
冷却体３は、例えば熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金を射出成形して形成されており、下面は平坦面とされ、冷却水の給水口３ａ及び排水口３ｂが筐体２の外方に開口されている。これら給水口３ａ及び排水口３ｂは例えばフレキシブルホースを介して図示しない冷却水供給源に接続されている。
図３にも示すように、冷却体３の上面中央には、給水口３ａ及び排水口３ｂに連通する四角形状に開口する浸漬部５が形成され、この浸漬部５の上面開口部の周縁に、四角枠状の周溝６が形成され、この周溝６にＯリング７が装着されている。
【００２３】
また、図１に戻って、冷却体３には、下部筐体２Ａに保持されたフィルムコンデンサ４の絶縁被覆された正負の電極４ａを上下に挿通する挿通孔３ｅが形成されている。
電力変換装置１は、電力変換用の例えばインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子として例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を内蔵したパワーモジュール１１を備えている。このパワーモジュール１１は、扁平な直方体状の絶縁性のケース体１２内にＩＧＢＴを内蔵しており、ケース体１２の下面に金属製の放熱部材１３が形成されている。
【００２４】
放熱部材１３の下面中央部には、冷却体３の浸漬部５に入り込む接液部１７が形成されている。この接液部１７は、放熱部材１３の下面から互いに均等の間隔をあけながら所定長さで突出している多数の冷却フィン１７ａで構成されており、給水口３ａから浸漬部５に流れ込んできた冷却水に、多数の冷却フィン１７ａが浸される直接冷却方式としている。
【００２５】
また、図２に示すように、放熱部材１３の左側及び右側の下面外周に、後述する伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３を収納する収納部として段差部１８が形成されている。
ケース体１２及び放熱部材１３には平面からみて四隅に固定ねじ１４を挿通する挿通孔１５が形成されている。また、ケース体１２の上面には、挿通孔１５の内側における４箇所に所定高さの基板固定部１６が突出形成されている。
【００２６】
図２に示すように、基板固定部１６の上端に、パワーモジュール１１に内蔵されたＩＧＢＴを駆動する駆動回路等が実装された駆動回路基板２１が固定されている。また、駆動回路基板２１の上方に所定間隔を保ってパワーモジュール１１に内蔵されたＩＧＢＴを制御する相対的に発熱量の大きい、又は発熱密度の大きい発熱回路部品を含む制御回路等を実装した実装基板としての制御回路基板２２が固定されている。さらに、制御回路基板２２の上方に所定間隔を保ってパワーモジュール１１に内蔵されたＩＧＢＴに電源を供給する発熱回路部品を含む電源回路等を実装した実装基板としての電源回路基板２３が固定されている。
【００２７】
そして、駆動回路基板２１は、基板固定部１６に対向する位置に形成した挿通孔２１ａ内に継ぎねじ２４の雄ねじ部２４ａを挿通し、この雄ねじ部２４ａを基板固定部１６の上面に形成した雌ねじ部１６ａに螺合することにより固定されている。
また、制御回路基板２２は継ぎねじ２４の上端に形成した雌ねじ部２４ｂに対向する位置に形成した挿通孔２２ａ内に継ぎねじ２５の雄ねじ部２５ａを挿通し、この雄ねじ部２５ａを継ぎねじ２４の雌ねじ部２４ｂに螺合することにより固定されている。
【００２８】
さらに、電源回路基板２３は継ぎねじ２５の上端に形成した雌ねじ部２５ｂに対向する位置に形成した挿通孔２３ａ内に固定ねじ２６を挿通し、この固定ねじ２６を継ぎねじ２５の雌ねじ部２５ｂに螺合することにより固定されている。
また、制御回路基板２２及び電源回路基板２３は、伝熱支持用金属板３２，３３によって筐体２を介することなく冷却体３への放熱経路を独自に形成するように支持されている。これら伝熱支持用金属板３２及び３３は、熱伝導率が高い金属板例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の金属板で形成されている。
【００２９】
伝熱支持用金属板３２は、平板形状の伝熱支持板部３２ａと、この伝熱支持板部３２ａの右側端部から下方に折り曲げられて放熱部材１３に向けて延在する伝熱支持側板部３２ｂと、伝熱支持側板部３２ｂの下端部から左側に折り曲げられて放熱部材１３の下面に沿って延在する冷却体接触板部３２ｃとを一体に備えた部品である。
伝熱支持板部３２ａには、伝熱部材３５を介して制御回路基板２２が固定ねじ３６によって固定される。伝熱部材３５は、伸縮性を有する弾性体で電源回路基板２３と同じ外形寸法に構成されている。この伝熱部材３５としては、シリコンゴムの内部に金属フィラーを介在させることにより絶縁性能を発揮しながら伝熱性を高めたものが適用されている。
【００３０】
また、伝熱支持用金属板３３は、平板形状の伝熱支持板部３３ａと、この伝熱支持板部３３ａの左側端部から下方に折り曲げられて放熱部材１３に向けて延在する伝熱支持側板部３３ｂと、伝熱支持側板部３３ｂの下端部から右側に折り曲げられて放熱部材１３の下面に沿って延在する冷却体接触板部３３ｃとを一体に備えた部品である。
伝熱支持板部３３ａには、前述した伝熱部材３５と同様の伝熱部材３７を介して電源回路基板２３が固定ねじ３８によって固定される。
【００３１】
これら伝熱支持用金属板３２，３３を一体部品とすることで、熱抵抗を小さくしてより効率の良い放熱を行うことができる。また、伝熱支持用金属板３２の伝熱支持板部３２ａと伝熱支持側板部３２ｂとの連結部及び伝熱支持側板部３２ｂと冷却体接触板部３２ｃとの連結部とを湾曲部とし、伝熱支持用金属板３３の伝熱支持板部３３ａと伝熱支持側板部３３ｂとの連結部及び伝熱支持側板部３３ｂと冷却体接触板部３３ｃとの連結部とを湾曲部とすることで、電力変換装置１に伝達される上下振動や横揺れ等に対する耐振動性を向上することができる。
【００３２】
図３に示すように、電源回路基板２３には、発熱回路部品３９が下面側に実装されており、電源回路基板２３、伝熱部材３７及び伝熱支持板部３３ａが、固定ねじ３８により積層状態で固定されており、伝熱支持板部３３ａの下面には、絶縁距離を短くするために絶縁シート４３が貼着されている。なお、これらの積層状態の部品を電源回路ユニットＵ３と称する。
【００３３】
この際、電源回路基板２３の下面側に実装された発熱回路部品３９が伝熱部材３７の弾性によって伝熱部材３７内に埋め込まれる。このため、発熱回路部品３９と伝熱部材３７との接触が過不足なく行われるとともに、伝熱部材３７と電源回路基板２３及び伝熱支持板部３３ａとの接触が良好に行われ、伝熱部材３７と電源回路基板２３及び伝熱支持板部３３ａとの間の熱抵抗を減少させることができる。
【００３４】
また、図示しないが、制御回路基板２２の下面側にも発熱回路部品が実装されており、制御回路基板２２、伝熱部材３５及び伝熱支持板部３２ａが、固定ねじ３６により積層状態で固定されており、伝熱支持板部３２ａの下面には、絶縁距離を短くするために絶縁シート４２が貼着されている。なお、これらの積層状態の部品を制御回路ユニットＵ２と称する。
【００３５】
そして、制御回路基板２２の下面側に実装された発熱回路部品が伝熱部材３５の弾性によって伝熱部材３５内に埋め込まれ、制御回路基板２２と伝熱部材３５との接触が過不足なく行われるとともに、伝熱部材３５と制御回路基板２２及び伝熱支持板部３２ａとの接触が良好に行われ、伝熱部材３５と制御回路基板２２及び伝熱支持板部３２ａとの間の熱抵抗を減少させることができる。
【００３６】
また、伝熱支持用金属板の伝熱支持側板部３３ｂには、図４に示すように、パワーモジュール１１の図１に示す３相交流出力端子１１ｂに対応する位置に後述するブスバー５５を挿通する例えば方形の３つの挿通孔３３ｉが形成されている。このように、３つの挿通孔３３ｉを形成することにより、隣接する挿通孔３３ｉ間に比較的幅広の伝熱路Ｌｈを形成することができ、全体の伝熱路の断面積を増加させて効率よく伝熱することができる。また、振動に対する剛性も確保することができる。
【００３７】
同様に、伝熱支持用金属板３２の伝熱支持側板部３２ｂにも、パワーモジュール１１の正極及び負極端子１１ａに対向する位置にそれぞれ同様の挿通孔３２ｉが形成されている。この挿通孔３２ｉを形成することにより、上述した挿通孔３３ｉと同様の作用効果を得ることができる。
また、伝熱支持用金属板３２の冷却体接触板部３２ｃ及び伝熱支持用金属板３３の冷却体接触板部３３ｃには、図２に示すように、パワーモジュール１１の固定ねじ１４を挿通する挿通孔１５に対向する位置に固定部材挿通孔３２ｃ１，３３ｃ１が形成されている。
【００３８】
そして、図２に示すように、伝熱支持用金属板３２の冷却体接触板部３２ｃ及び伝熱支持用金属板３３の冷却体接触板部３３ｃは、前述した放熱部材１３の左側及び右側の下面外周に形成した段差部１８に収納されている。
段差部１８に収納された冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃは、その下面３２ｃ２，３３ｃ２が、Ｏリング７が接触する放熱部材１３の接合面としての下面１３ａに対して面一とされている。
【００３９】
また、図３に示すように、冷却体接触板部３３ｃの先端部は、段差部１８の最も内周側の立上がり壁１８ａに当接している。なお、冷却体接触板部３２ｃの先端部も、段差部１８の最も内周側の立上がり壁１８ａに当接している。
そして、放熱部材１３の挿通孔１５及び冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃの固定部材挿通孔３２ｃ１，３３ｃ１に固定ねじ１４を挿通し、固定ねじ１４を冷却体３に形成した雌ねじ部に螺合させる。
【００４０】
これにより、放熱部材１３の段差部１８に収納した伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃが冷却体３の接合面としての上面３ｃに密着した状態で、冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃが放熱部材１３及び冷却体３の間に固定される。
この際、冷却体３の浸漬部５の周囲の周溝６に装着したＯリング７が放熱部材１３の下面１３ａに押しつぶされ、冷却体３の浸漬部５に溜まった冷却水が外部に漏れるのを防止する液密封止が施される。
【００４１】
また、図１に示すように、パワーモジュール１１の正負の直流入力端子に１１ａに、ブスバー５５が接続され、ブスバー５５の他端に冷却体３を貫通するフィルムコンデンサ４の正負の電極４ａが固定ねじ５１で連結されている。また、パワーモジュール１１の負極端子１１ａに、外部のコンバータ（図示せず）に接続する接続コード５２の先端に固定された圧着端子５３が固定されている。
【００４２】
さらに、パワーモジュール１１の３相交流出力端子１１ｂに、ブスバー５５の一端を固定ねじ５６で接続し、このブスバー５５の途中に電流センサ５７が配置されている。そして、ブスバー５５の他端に圧着端子５９が固定ねじ６０で接続されている。圧着端子５９は、外部の３相電動モータ（図示せず）に接続したモータ接続ケーブル５８に固定されている。
【００４３】
この状態で、外部のコンバータ（図示せず）から直流電力を供給するとともに、電源回路基板２３に実装された電源回路、制御回路基板２２に実装された制御回路を動作状態とし、制御回路から例えばパルス幅変調信号でなるゲート信号を駆動回路基板２１に実装された駆動回路を介してパワーモジュール１１に供給する。これによって、パワーモジュール１１に内蔵されたＩＧＢＴが制御されて、直流電力を交流電力に変換する。変換した交流電力は３相交流出力端子１１ｂからブスバー５５を介してモータ接続ケーブル５８に供給し、３相電動モータ（図示せず）を駆動制御する。
【００４４】
このとき、パワーモジュール１１に内蔵されたＩＧＢＴで発熱するが、パワーモジュール１１の放熱部材１３の下面中央部に設けた接液部１７が冷却体３に設けた浸漬部５に入り込んで冷却液に浸漬されているので、パワーモジュール１１は効率良く冷却される。
一方、制御回路基板２２及び電源回路基板２３に実装されている制御回路及び電源回路には発熱回路部品３９が含まれており、これら発熱回路部品３９で発熱を生じる。このとき、発熱回路部品３９は制御回路基板２２及び電源回路基板２３の下面側に実装されている。
【００４５】
そして、これら制御回路基板２２及び電源回路基板２３の下面側には、熱伝導率が高く弾性を有する伝熱部材３５及び３７を介して伝熱支持用金属板３２，３３の伝熱支持板部３２ａ，３３ａが設けられている。伝熱支持用金属板３２，３３は、伝熱支持板部３２ａ，３３ａと、伝熱支持側板部３２ｂ，３３ｂと、冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃとを一体化した部品であって熱抵抗が小さい部材なので、図５に示すように、伝熱支持用金属板３２，３３に伝達された熱は、段差部１８に収納され、冷却体３の上面３ｃに直接接触した冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃから冷却体３に放熱される。
【００４６】
なお、本発明の第１の発熱体が放熱部材１３に対応し、本発明の第２の発熱体が制御回路基板２２及び電源回路基板２３に対応し、本発明の伝熱板が伝熱支持用金属板３２，３３に対応し、本発明の第１の発熱体及び冷却体の接合面で挟持される伝熱板が伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ、３３ｃに対応している。
【００４７】
本実施形態の電力変換装置１によると、伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃは、放熱部材１３の下面外周に形成した段差部１８に収納され、その冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃの下面３２ｃ２，３３ｃ２が、Ｏリング７が接触する放熱部材１３の接合面としての下面１３ａに面一とされながら冷却体３の上面３ｃに密着した状態で配置されるので、制御回路基板２２及び電源回路基板２３から伝熱支持用金属板３２，３３に伝達された熱は冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃから冷却体３に放熱され、効率の良い放熱を行うことができる。
【００４８】
また、大型重量物である冷却体３と比較して、放熱部材１３は加工機械に組付けても加工時の取り扱いが容易なので、放熱部材１３に段差部１８を形成する際の加工コストが増大しない。したがって、冷却体３の接合面である上面３ｃに冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃを収納する部位を形成せず、放熱部材１３のみに段差部１８を形成することで、加工コストの低減化を図ることができる。
【００４９】
また、図６は、パワーモジュール１１（ケース体１２、放熱部材１３）に駆動回路基板２、制御回路ユニットＵ２、電源回路ユニットＵ３、伝熱支持用金属板３２，３３を組み付けたパワーモジュールユニットを示すものであり、このパワーモジュールユニットは、冷却体３とは分離されて組立工場等の遠隔地に輸送される。このパワーモジュールユニットに組付けられている伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃは、放熱部材１３の段差部１８に収納され、それら冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃの先端部は段差部１８の最も内周側の立上がり壁１８ａに当接している。
【００５０】
このパワーモジュールユニットに、輸送時に、図６の矢印方向の外力が作用しても、冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃが立上がり壁１８ａに当接した状態で段差部１８に収納されているので、伝熱支持用金属板３２，３３の揺動を抑制することができる。
したがって、輸送時における伝熱支持用金属板３２，３３の変形強度を向上させることができる。
【００５１】
なお、図１から図６では、冷却体３に設けた浸漬部５の冷却水に放熱部材１３の接液部１７を構成する多数の冷却フィンが浸されている直接冷却方式の電力変換装置１を示したが、図７に示すように、冷却体３の冷却水に放熱部材１３が間接的に冷却される間接冷却方式の電力変換装置１に、本実施形態の伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃを、放熱部材１３の下面外周に形成した段差部１８に収納される構造を提供しても同様の効果を得ることができる。この構造の場合には、冷却体３の接合面（上面）３ａ及び放熱部材１３の接合面（下面）１３ａとの間に、熱伝導性が良好なグリースなどの伝熱部材１９を介在させると、放熱部材１３の冷却効率をさらに高めることができる。
【００５２】
また、図１及び図２で示した制御回路ユニットＵ２及び電源回路ユニットＵ３において、伝熱部材３５及び３７を制御回路基板２２及び電源回路基板２３と同じ外形とした場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、伝熱部材３５及び３７を発熱回路部品３９が存在する箇所にのみ設けるようにしてもよい。
また、図１及び図２においては、制御回路基板２２及び電源回路基板２３で発熱回路部品３９を裏面側の伝熱部材３５及び３７側に実装する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではない。すなわち、制御回路基板２２及び電源回路基板２３の伝熱部材３５及び３７とは反対側の外周領域に、発熱回路部品３９を実装するようにしてよい。
【００５３】
さらに、図１及び図２においては、平滑用のコンデンサとしてフィルムコンデンサ４を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円柱状の電解コンデンサを適用するようにしてもよい。
また、本発明に係る電力変換装置１を、電気自動車に適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軌条を走行する鉄道車両にも本発明を適用することができ、任意の電気駆動車両に適用することができる。さらに電力変換装置１としては電気駆動車両に限らず、他の産業機器における電動モータ等のアクチュエータを駆動する場合に本発明の電力変換装置１を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係る冷却構造体は、加工コストの低減化を図り、輸送時における伝熱板の変形強度を向上させるのに有用であり、本発明に係る電力変換装置は、加工コストの低減化を図り、輸送時における伝熱板、或いは伝熱支持用金属板の変形強度を向上させるのに有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１…電力変換装置、２…筐体、２Ａ…下部筐体、２Ｂ…上部筐体、２ａ…角筒体、２ｂ…蓋体、３…冷却体、３ａ…給水口、３ｂ…排水口、３ｃ…冷却体の上面、３ｅ…挿通孔、４…フィルムコンデンサ、４ａ…正負の電極、５…浸漬部、６…周溝、７…Ｏリング、１１…パワーモジュール、１１ａ…負極端子、１１ｂ…３相交流出力端子、１２…ケース体、１３…放熱部材、１４…固定ねじ、１５…挿通孔、１６…基板固定部、１６ａ…雌ねじ部、１７…接液部、１７ａ…冷却フィン、１８…段差部、１８ａ…立上がり壁、１９…伝熱部材、２１…駆動回路基板、２１ａ…挿通孔、２２…制御回路基板、２２ａ…挿通孔、２３…電源回路基板、２３ａ…挿通孔、２４ａ…雄ねじ部、２４ｂ…雌ねじ部、２５ａ…雄ねじ部、２５ｂ…雌ねじ部、３２，３３…伝熱支持用金属板、３２ａ…伝熱支持板部、３２ｂ…伝熱支持側板部、３２ｃ…冷却体接触板部、３２ｃ，３３ｃ…冷却体接触板部、３２ｃ１，３３ｃ１…固定部材挿通孔、３２ｉ…挿通孔、３３ａ…伝熱支持板部、３３ｂ…伝熱支持側板部、３３ｃ…冷却体接触板部、３３ｉ…挿通孔、３５…伝熱部材、３７…伝熱部材、３９…発熱回路部品、４２…絶縁シート、４３…絶縁シート、５１…固定ねじ、５２…接続コード、５３，５９…圧着端子、５５…ブスバー、５７…電流センサ、５８…モータ接続ケーブル、６０…固定ねじ、Ｕ２…制御回路ユニット、Ｕ３…電源回路ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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