(57)【要約】  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、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（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（３２）とを備え、放熱部材は、冷却体に接合する側に接液部（１７）が突出して形成され、冷却体は、放熱部材に接合する側に開口し、通流される冷却液に接液部を浸漬する浸漬部（５）が形成されており、放熱部材に、浸漬部を外側から液密封止する液密封止部（１８），（１９）を設けた。
2014020807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、
前記発熱体に接合される冷却体と、を備え、
前記冷却体は、前記発熱体に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、
前記発熱体は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する接液部が突出して形成されるとともに、前記浸漬部を液密封止する液密封止部を備え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、を備え、
前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、
前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する接液部が突出して形成されるとともに、前記浸漬部を液密封止する液密封止部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
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、
前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、
前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する突出した接液部と、前記浸漬部の開口を囲むように形成されてＯリングを装着した周溝と、を備え、
前記放熱部材及び前記冷却体は、前記周溝より外周側の互いの平坦な接合面で前記伝熱板を挟持して接合され、
前記Ｏリングの断面直径は、前記Ｏリングと前記冷却体との接触面および前記Ｏリングと周溝との接触面との間の距離より大きな値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
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、
前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に接液部が突出して形成され、
前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口し、通流される冷却液に前記接液部を浸漬する浸漬部が形成されており、
前記放熱部材に、前記浸漬部を外側から液密封止する液密封止部を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
前記液密封止部は、前記浸漬部の外側を囲むように前記放熱部材の前記冷却体に接合する側に形成された周溝と、
この周溝に、抜け止めされながら装着されるＯリングと、を備え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】
前記周溝は、溝底の幅方向の一方から開口部まで傾斜して延在する第１の傾斜内壁と、前記溝底の幅方向の他方から前記開口部まで傾斜して延在する第２の傾斜内壁とを備えたあり溝形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記周溝は、溝底から開口部まで傾斜して延在する傾斜内壁と、前記溝底から前記開口部まで垂直に延在する垂直内壁とを備えた片あり溝形状であることを特徴とする請求項５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配置している。そして、この電力変換装置は、水冷ジャケットに、パワーモジュールに接合する側に開口して冷却液が通流する浸漬部を設け、パワーモジュールに、水冷ジャケット側に突出して浸漬部に浸漬する接液部を設けた直接冷却方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
直接冷却方式を採用する場合には、パワーモジュール及び水冷ジャケットの接合面の一方に周溝を形成し、その周溝にＯリングを装着し、接合面同士でＯリングを押しつぶすことで液密封止構造を設けている。
ところで、水冷ジャケットの接合面に周溝を形成するのは、大型重量物である水冷ジャケットを加工機械に組付ける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。【０００５】
また、周溝の一般的な形状は四角形状であるが、接合面同士でＯリングを押しつぶす前に、Ｏリングが周溝から抜け出るおそれがあり、組立効率の面で問題がある。
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るとともに、周溝からＯリングが抜け出にくい構造とすることで組立効率を向上させることができる冷却構造体及び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】
【０００６】
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、発熱体と、前記発熱体に接合される冷却体と、を備え、前記冷却体は、前記発熱体に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、前記発熱体は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する接液部が突出して形成されるとともに、前記浸漬部を液密封止する液密封止部を備えている。
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、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、発熱体に液密封止部を設ける際の加工コストが低減する。【０００７】
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、を備え、前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する接液部が突出して形成されるとともに、前記浸漬部を液密封止する液密封止部を備えている。
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、放熱部材に液密封止部を設ける際の加工コストが低減する。【０００８】
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、前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口して形成され、冷却液を通流する浸漬部を備え、前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に前記浸漬部に挿入配置する突出した接液部と、前記浸漬部の開口を囲むように形成されてＯリングを装着した周溝と、を備え、前記放熱部材及び前記冷却体は、前記周溝より外周側の互いの平坦な接合面で前記伝熱板を挟持して接合され、前記Ｏリングの断面直径は、前記Ｏリングと前記冷却体との接触面および前記Ｏリングと周溝との接触面との間の距離より大きな値である。
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、放熱部材にＯリングを装着する周溝を形成する際の加工コストが低減する。【０００９】
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、前記放熱部材は、前記冷却体に接合する側に接液部が突出して形成され、前記冷却体は、前記放熱部材に接合する側に開口し、通流される冷却液に前記接液部を浸漬する浸漬部が形成されており、前記放熱部材に、前記浸漬部を外側から液密封止する液密封止部を設けた。
この一態様に係る電力変換装置によると、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、放熱部材に液密封止部を設ける際の加工コストが低減する。【００１０】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記液密封止部が、前記浸漬部の外側を囲むように前記放熱部材の前記冷却体に接合する側に形成された周溝と、この周溝に、抜け止めされながら装着されるＯリングと、を備えている。
この一態様に係る電力変換装置によると、簡便な構成で液密封止部を形成することができる。【００１１】
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記周溝が、溝底の幅方向の一方から開口部まで傾斜して延在する第１の傾斜内壁と、前記溝底の幅方向の他方から前記開口部まで傾斜して延在する第２の傾斜内壁とを備えたあり溝形状に形成されている。
この一態様に係る電力変換装置によると、Ｏリングを装着した周溝開口部を下方に向けても、あり溝形状の周溝からＯリングは抜け落ちないので、電力変換装置の組立効率を大幅に向上させることができる。【００１２】
さらに、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記周溝が、溝底から開口部まで傾斜して延在する傾斜内壁と、前記溝底から前記開口部まで垂直に延在する垂直内壁とを備えた片あり溝形状である。
この一態様に係る電力変換装置によると、Ｏリングを装着した周溝開口部を下方に向けても、片あり溝形状の周溝からＯリングは抜け落ちないので、電力変換装置の組立効率を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る冷却構造体及び電力変換装置によると、加工コストの低減化を図るとともに、周溝からＯリングが抜け出にくい構造とすることで組立効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】本発明に係る第１実施形態の液密封止部の構造を示す図である。
【図４】図２とは異なる位置の図１の電力変換装置の要部を示す断面図である。
【図５】伝熱支持用金属板を示す側面図である。
【図６】発熱回路部品の全体の放熱経路を説明する図である。
【図７】本発明に係る放熱部材と冷却体とを組付ける前の状態を示す図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の液密封止部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
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、そして、浸漬部５の上部開口部の周縁に、冷却体３の他の平坦な上面（図２の符号３ｃ）より上方に突出し、後述するＯリング７が当接するＯリング当接部８が形成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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が浸されるようになっている。
また、放熱部材１３の下面１３ａの接液部１７の周囲には、四角枠状の周溝１８が形成され、この周溝１８にＯリング１９が装着されている。
【００２０】
周溝１８の断面形状は、図３に示すように、溝底１８ａの幅方向の一方から開口部１８ｂまで傾斜して延在する第１の傾斜内壁１８ｃと、溝底１８ａの幅方向の他方から開口部１８ｂまで傾斜して延在する第２の傾斜内壁１８ｄとを備えた、あり溝形状の周溝である。Ｏリング１９の断面直径は、この周溝１８の溝底１８ａから開口部１８ｂまでの垂直な高さ寸法より大きな値である。また、このＯリング１９は、その断面直径が開口部１８ｂの幅より大きな値に設定されており、あり溝形状の周溝１８の内部に弾性変形されながら装着されている。
【００２１】
図２に戻って、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。
基板固定部１６の上端には、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図４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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、伝熱支持用金属板の伝熱支持側板部３３ｂには、図５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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
これにより、伝熱支持用金属板３２，３３の冷却体接触板部３２ｃ，３３ｃを、パワーモジュール１１の放熱部材１３の下面１３ａと冷却体３の上面３ｃとに当接し、放熱部材１３及び冷却体３で挟持して固定する。
【００３４】
この際、放熱部材１３の下面１３ａの周溝１８に装着した０リング１９が、冷却体３の浸漬部５の上部開口部の周縁に設けたＯリング当接部８に弾性変形しながら押しつぶされ、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。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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６に示すように、伝熱支持用金属板３２，３３に伝達された熱は、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、効率の良い放熱を行うことができる。
【００３９】
なお、本発明の発熱体が放熱部材１３に対応している。
本実施形態の電力変換装置１によると、放熱部材１３の下面１３ａの周溝１８に装着した０リング１９が、冷却体３の浸漬部５の上部開口部の周縁に設けたＯリング当接部８に弾性変形しながら押しつぶされるので、冷却体３の浸漬部５に溜まっている冷却水の確実な液密封止を確保することができ、信頼性の高い電力変換装置１を提供することができる。
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に周溝１８を形成する際の加工コストの低減化を図ることができる。
【００４０】
また、図７は、パワーモジュール１１と冷却体３の組立途中を示すものであるが、パワーモジュール１１の放熱部材１３を下部に位置し、下方位置の冷却体３に対して組付ける動作を行っても、あり溝形状の周溝１８内部に弾性変形させながら装着されたＯリング１９は、周溝１８から抜け落ちないので、押し潰し動作を容易に行うことができ、電力変換装置１の組立効率を大幅に向上させることができる。また、図示しないが、パワーモジュール１１と冷却体３を互いに水平方向から組付ける動作を行っても、あり溝形状の周溝１８に装着されたＯリング１９は、周溝１８から抜け落ちない。
【００４１】
なお、Ｏリング１９を装着する周溝の形状を、図３に示したように、あり溝形状の周溝１８としたが、図８に示すように、溝底２０ａの幅方向の一方から開口部２０ｂまで傾斜して延在する傾斜内壁２０ｃと、溝底２０ａの幅方向の他方から開口部２０ｂまで垂直に延在する垂直内壁２０ｄとを備えた、片あり溝形状の周溝２０にすると、放熱部材１３がどのような向きで配置されても、傾斜内壁２０ｃ側の周溝３０の内部で、Ｏリング１９を保持することができる。
【００４２】
なお、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。
【００４３】
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】
【００４４】
以上のように、本発明に係る冷却構造体及び電力変換装置は、加工コストの低減化を図るとともに、周溝からＯリングが抜け出にくい構造とすることで組立効率を向上させるのに有用である。
【符号の説明】
【００４５】
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、８…Ｏリング当接部、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、１３ａ…下面、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…冷却ファン、１８…あり溝形状の周溝、１８ａ…溝底、１８ｂ…開口部、１８ｃ…第１の傾斜内壁、１８ｄ…第２の傾斜内壁、１９…Ｏリング、２０…片あり溝形状の周溝、２０ａ…溝底、２０ｂ…開口部、２０ｃ…傾斜内壁、２０ｄ…垂直内壁、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
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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