(57)【要約】  固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えること。  インバータ(１Ａ)の冷却構造において、パワーモジュール(３)と、冷却器(５)と、固定ボルト(１０)と、を有する。パワーモジュール(３)は、電力変換器である。冷却器(５)には、冷媒流路(９)が形成されている。固定ボルト(１０)は、パワーモジュール(３)と冷媒流路(９)が対向配置された状態で、パワーモジュール(３)を冷却器(５)に固定する。冷媒流路(９)として、パワーモジュール(３)と対向配置される主経路(９１)と、主経路(９１)から固定ボルト(１０)のボルト端(10a)まで流路を拡張させた拡張経路(９２)と、を有する。
2018207240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器と、
冷媒流路が形成された冷却器と、
前記電力変換器と前記冷媒流路が対向配置された状態で、前記電力変換器を前記冷却器に固定する固定ボルトと、を有し、
前記冷媒流路として、前記電力変換器と対向配置される主経路と、前記主経路から前記固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させた拡張経路と、を有する
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器には、前記固定ボルトが締結されるボス部が形成され、
前記ボス部は、前記拡張経路に配置される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器は、冷却器本体と冷却器カバーとから構成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーの少なくとも一方に、主経路溝と、拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記冷却器本体と前記冷却器カバーとの間に、前記主経路溝により前記主経路が形成され、前記拡張経路溝により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝と、前記主経路溝と連通する前記拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器カバーにより前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項５】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝が形成され、
前記冷却器カバーに、前記拡張経路溝が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記拡張経路溝が連通され、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器本体により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記主経路と前記拡張経路は、隔壁を介して、隣接する位置に配置され、
前記拡張経路は、前記冷媒流路を流れる冷媒を前記主経路に流入する流入側と、前記冷媒が前記主経路から流出する流出側と、に拡張された第１拡張経路である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項７】
請求項２から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記拡張経路は、前記主経路の一部を拡張した第２拡張経路であり、
前記第２拡張経路に前記ボス部を配置することで、前記ボス部をバイパスするバイパス経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項８】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部のエッジが、フィレット形状に形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項９】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部の形状は、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に対し、前記冷媒の分流と合流が円滑な凸部形状である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項１０】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部には、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に、フィンが設けられる
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機システムでは、パワーモジュールは、ボルトによってインバータケースに固定されている。また、パワーモジュールはフィンと対向する面に設置されている。パワーモジュールのパワー半導体素子は、フィン等を介して、冷却流路を流れる冷却水に放熱している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2011-182480号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のシステムでは、パワーモジュールをインバータケースに固定するボルトを冷却することは開示されていない。このため、パワーモジュールの駆動時、パワー半導体素子の熱をそのボルトが受熱すると、ボルト周囲の雰囲気温度が上昇することに対して、検討の余地がある。【０００５】
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示の電力変換装置の冷却構造は、電力変換器と、冷媒流路が形成された冷却器と、電力変換器と冷媒流路が対向配置された状態で、電力変換器を冷却器に固定する固定ボルトと、を有する。
冷媒流路として、電力変換器と対向配置される主経路と、主経路から固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させた拡張経路と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
このように、冷媒流路として、電力変換器と対向配置される主経路と、主経路から固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させた拡張経路と、を有することで、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１におけるインバータの冷却構造の断面図である。
【図２】実施例１〜実施例３におけるパワーモジュールの平面図である。
【図３】実施例１における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
【図４】実施例１におけるボス部の斜視図である。
【図５】実施例２におけるインバータの冷却構造の断面図である。
【図６】実施例２における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
【図７】実施例２におけるバイパス経路付近の冷媒の流れを説明する説明図である。
【図８】実施例３におけるインバータの冷却構造の断面図である。
【図９】実施例３における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
【図１０】実施例３における冷却器カバーの表面側の斜視図である。
【図１１】本開示のインバータの冷却構造における変形例の断面図である。
【図１２】変形例における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
【図１３Ａ】本開示のボス部の第１変形例を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】第１変形例におけるボス部付近の冷媒の流れを説明する説明図である。
【図１４】本開示のボス部の第２変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電力変換装置の冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１における冷却構造は、走行用駆動源などとしてレンジエクステンダ電気自動車（電動車両の一例）に搭載されるモータジェネレータのインバータ装置（電力変換装置の一例）に適用したものである。レンジエクステンダ電気自動車（EV）は、２つのモータジェネレータと発電専用のエンジンを有する。このレンジエクステンダ電気自動車は、その２つのモータジェネレータのうち、１つを駆動用（走行用）モータジェネレータとし、もう１つを発電用モータジェネレータとして用いる。なお、発電はエンジンを動力源として発電用モータジェネレータにより行われる。以下、実施例１の構成を、「インバータの冷却構造」、「冷却器の詳細説明」に分けて説明する。【００１１】
［インバータの冷却構造］
図１は、実施例１におけるインバータの冷却構造の断面図を示し、図２は、実施例１におけるパワーモジュールの平面図を示す。なお、図１は、図２のI−I線における断面図である。以下、図１及び図２に基づいて、実施例１におけるインバータ１Ａの冷却構造の詳細構成を説明する。【００１２】
実施例１のインバータ１Ａは、図１及び図２に示すように、インバータケース２と、２つのパワーモジュール３（電力変換器）と、駆動基板４と、冷却器５と、冷媒流路９と、固定ボルト１０と、を備えている。このインバータ１Ａは、パワーモジュール３と冷媒流路９が対向配置され、冷媒流路９を流れる冷媒（例えば、冷却水）によってパワーモジュール３と固定ボルト１０を冷却する構造としている。【００１３】
インバータケース２には、図１及び図２に示すように、パワーモジュール３や駆動基板４や冷却器５等が収容される。インバータケース２は、例えば、図外のモータジェネレータのモータハウジングの外周面から突出するケース取り付け部にネジ止めなどにより固定される。【００１４】
パワーモジュール３は、半導体素子３ａと、絶縁配線基板３ｂと、パワーモジュール３の駆動時に発生する熱を放熱するためのヒートスプレッダー３ｃ（放熱部材）と、絶縁樹脂３ｅと、を有する一体モジュール部品として構成される。２つのパワーモジュール３のうち、１つを図外の駆動用モータジェネレータと電気的に接続し、もう１つを図外の発電用モータジェネレータと電気的に接続する。【００１５】
パワーモジュール３の製造に際しては、半導体素子３ａと絶縁配線基板３ｂとヒートスプレッダー３ｃをシート状はんだ材などによる接合部を介して重ねて実装する。その後、エポキシ樹脂などによるトランスファーモールドによって絶縁樹脂３ｅが形成される。２つのパワーモジュール３は、図２に示すように、絶縁樹脂３ｅにより一体になる。放熱部材であるヒートスプレッダー３ｃは、絶縁樹脂３ｅより寸法が大きな長方形状板とされ、絶縁樹脂３ｅの外周から突出する外周部を有する。そして、ヒートスプレッダー３ｃの両板面うち、絶縁樹脂３ｅが接着される板面の反対面が、冷却器５の表面５ａに接触する放熱面３ｄとされる。つまり、パワーモジュール３は、冷却器５の表面５ａに接触する放熱面３ｄを有するヒートスプレッダー３ｃを一体に備える構造とされる。なお、ヒートスプレッダー３ｃの素材としては、アルミ合金材などの高伝熱性金属材が用いられる。また、パワーモジュール３からは、強電系のPNバスバーやUVWバスバーが突出して設けられる。【００１６】
パワーモジュール３は、冷却器５の表面５ａのうち、冷媒流路９と対向する表面５ａの位置に締結固定される。そして、パワーモジュール３の締結固定状態において、図１に示すように、冷却器５と接触するヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄが、表面５ａに対して密着状態とされる。【００１７】
駆動基板４は、絶縁体からなる一体の板の表面や内部に電気回路配線が形成されたものである。駆動基板４は、例えば、複数枚の基板が積層された多層基板である。駆動基板４は、パワーモジュール３とスペースを空けて配置される。【００１８】
冷却器５は、冷却器本体５１と、冷却器カバー５２と、シール材５３と、から構成される。冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間にシール材５３を配置し、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせる。また、パワーモジュール３の冷却方式が、間接冷却型（間接水冷構造）である。なお、冷却器５の詳細構成については後述する。【００１９】
固定ボルト１０は、パワーモジュール３と冷媒流路９が対向配置された状態で、パワーモジュール３を冷却器本体５１に固定する。固定ボルト１０は、ヒートスプレッダー３ｃの外周部に形成される貫通孔から挿通され、冷却器本体５１に形成されるボス部１２に締結される。なお、貫通穴に挿通される前に、ワッシャ10bを固定ボルト１０に挿通させる。また、図２に示すように、１つのパワーモジュール３を冷却器本体５１に固定する際、固定ボルト１０で複数箇所（例えば４か所）を固定する。この固定ボルト１０の素材としては、伝熱性の金属材が用いられる。なお、ボス部１２の内周には雌ネジが形成されている。【００２０】
［冷却器の詳細構成］
図３は、実施例１における冷却器本体の裏面側の斜視図を示す。図４は、実施例１におけるボス部の斜視図を示す。なお、冷却器本体の裏面側とは、図３において冷却器カバーの面側である。以下、図１と図３と図４に基づいて、実施例１における冷却器の詳細構成を説明する。【００２１】
冷却器本体５１には、２つの主経路溝６と、２つの拡張経路溝７（第１拡張経路溝）と、隔壁８と、が形成される。拡張経路溝７は、流入側拡張経路溝７１と、流出側拡張経路溝７２と、から構成される。各溝は、図３に示すように、Ｘ方向において、流入側拡張経路溝７１、主経路溝６、流出側拡張経路溝７２、流入側拡張経路溝７１、主経路溝６、流出側拡張経路溝７２の順で配置される。【００２２】
主経路溝６は、流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２に挟まれている。主経路溝６は、隔壁８を介して、流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２と隣接する位置に配置される。２つの主経路溝６の間に配置された流出側拡張経路溝７２と流入側拡張経路溝７１は、隔壁８を介して、隣接する位置に配置される。また、隣接する２つの溝は、一部で連通される。即ち、各溝は交互に連通され、溝全体で、１つの溝になるように連通される。拡張経路溝７の高さ（深さ、Ｚ方向）は、主経路溝６の高さ（深さ、Ｚ方向）と同じである。即ち、流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２の高さは、主経路溝６の高さと同じ高さである。言い換えると、流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２は、主経路溝６の高さ方向に対して全域が拡張されている。【００２３】
２つの主経路溝６の間に配置されていない流入側拡張経路溝７１は、冷却器５に外部から冷媒を流入させる冷媒流入路（不図示）と連通される（矢印参照）。流入側拡張経路溝７１と冷媒流入路は、流入側拡張経路溝７１のＹ方向（長手方向）において主経路溝６と連通されていない側で連通される。２つの主経路溝６の間に配置されていない流出側拡張経路溝７２は、冷却器５から外部へ冷媒を流出させる冷媒流出路（不図示）と連通される（矢印参照）。流出側拡張経路溝７２と冷媒流出路は、流出側拡張経路溝７２のＹ方向において主経路溝６と連通されていない側で連通される。【００２４】
また、主経路溝６には、図３に示すように、複数（例えば４つ）のフィン１１が形成される。フィン１１は、矩形形状であり、主経路溝６のＹ方向に延びている。フィン１１は、主経路溝６のＸ方向（短手方向）に等間隔に配置される。また、フィン１１の高さ（Ｚ方向）は、図１に示すように、主経路溝６の高さよりも低い。【００２５】
流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２のそれぞれには、図３に示すように、固定ボルト１０が締結される複数（例えば２つ）のボス部１２が形成される。ボス部１２のエッジは、図４に示すように、フィレット形状に形成される。なお、ボス部１２のエッジとは、冷却器本体５１の裏面側に突出しているボス部１２の先端部分であり、固定ボルト１０がボス部１２に固定された際に、固定ボルト１０のボルト端10aが位置する部分である。また、ボス部１２の高さ（Ｚ方向）は、図１に示すように、流入側拡張経路溝７１と流出側拡張経路溝７２の高さよりも低い。【００２６】
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、図１に示すように、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、冷媒流路９が形成される。即ち、冷媒流路９として、主経路９１と拡張経路９２（第１拡張経路）が形成される。【００２７】
主経路９１は、主経路溝６と冷却器カバー５２により形成される。また、拡張経路９２は、流入側拡張経路92aと流出側拡張経路92bにより構成される。流入側拡張経路92aは、流入側拡張経路溝７１と冷却器カバー５２により形成される。流出側拡張経路92bは、流出側拡張経路溝７２と冷却器カバー５２により形成される。このため、冷媒流路９として、主経路９１と流入側拡張経路92aと流出側拡張経路92bとを有する。【００２８】
主経路９１は、パワーモジュール３を冷却器本体５１に固定したとき、パワーモジュール３と対向配置される。また、拡張経路９２は、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた経路である。【００２９】
次に、作用を説明する。
実施例１のインバータ１Ａの冷却構造における作用を、「冷媒の流れ作用」、「ボルト周囲の雰囲気温度の上昇メカニズム」、「インバータの冷却構造の基本作用」、「インバータの冷却構造の特徴作用」に分けて説明する。【００３０】
［冷媒の流れ作用］
以下、図１と図３に基づいて、冷媒の流れを説明する。なお、図３の冷却器本体５１に冷却器カバー５２が取り付けられたものとして説明する。このため、図３において、主経路溝６を主経路９１とし、流入側拡張経路溝７１を流入側拡張経路92aとし、流出側拡張経路溝７２を流出側拡張経路92bとするので、各符号の後ろに各経路の符号を括弧書きで表記する。【００３１】
冷媒は、外部から冷媒流入路へ流入される。次いで、冷媒流入路から流入された冷媒は、流入側拡張経路92aの一端へ流入される（矢印参照）。次いで、流入側拡張経路92aに流入された冷媒は、流入側拡張経路92aから主経路９１へ流入される。即ち、流入側拡張経路92aは、冷媒流路９を流れる冷媒を主経路９１に流入する。また、このとき、流入側拡張経路92aを流れる冷媒により、流入側拡張経路92aに配置されたボス部１２の全体が覆われる。このため、ボス部１２が冷却され、ボス部１２に固定された固定ボルト１０のボルト端10aが冷却される。これにより、固定ボルト１０が冷却される。【００３２】
次いで、主経路９１に流入された冷媒は、主経路９１から流出側拡張経路92bへ流出される。即ち、流出側拡張経路92bには、冷媒が主経路９１から流出する。また、このとき、主経路９１を流れる冷媒は、隔壁８やフィン１１等の間を流れる。このため、フィン１１により、半導体素子３ａの発する熱が熱交換により放熱される。即ち、パワーモジュール３が冷却される。【００３３】
次いで、流出側拡張経路92bに流出された冷媒は、流出側拡張経路92bから流入側拡張経路92aへ流入される。このとき、流出側拡張経路92bを流れる冷媒により、流出側拡張経路92bに配置されたボス部１２の全体が覆われる。このため、上記の同様に、固定ボルト１０が冷却される。【００３４】
次いで、流入側拡張経路92aに流入された冷媒は、上記と同様に、主経路９１に流入され、主経路９１から流出側拡張経路92bへ流出される。このため、上記と同様に、冷媒により、パワーモジュール３や固定ボルト１０が冷却される。冷媒の流れと冷却は、上記と同様なので説明を省略する。そして、流出側拡張経路92bに流出された冷媒は、流出側拡張経路92bから冷媒流出路へ流出される（矢印参照）。即ち、冷媒は、外部へ流出される。このように、パワーモジュール３や固定ボルト１０が冷却される。【００３５】
［ボルト周囲の雰囲気温度の上昇メカニズム］
以下、図１に基づいて、ボルト周囲の雰囲気温度の上昇メカニズムについて説明する。【００３６】
パワーモジュール３の駆動時、半導体素子３ａが発熱する。この熱は、パワーモジュール３からヒートスプレッダー３ｃへ伝導される。次いで、ヒートスプレッダー３ｃに伝導された熱は、矢印100に示すように、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄから冷却器本体５１や固定ボルト１０へ放熱される。固定ボルト１０に伝導された熱により固定ボルト１０が熱せられる。そして、固定ボルト１０から熱が発せられ、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度が上昇する。例えば、矢印101に示すように、固定ボルト１０の頭部から熱が発せられ、パワーモジュール３と駆動基板４との間の雰囲気温度が上昇する。【００３７】
このように、パワーモジュール３の駆動時、半導体素子３ａの熱を固定ボルト１０が受熱すると、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度が上昇する。【００３８】
［インバータの冷却構造の基本作用］
上記のように、パワーモジュール３の駆動時、半導体素子３ａの熱を固定ボルト１０が受熱すると、ボルト周囲の雰囲気温度が上昇してしまう。これに対し、実施例１では、冷媒流路９として、パワーモジュール３と対向配置される主経路９１と、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた拡張経路９２と、を有するインバータ１Ａの冷却構造とした。即ち、拡張経路９２を流れる冷媒により固定ボルト１０のボルト端10aが冷却されて、固定ボルト１０の冷却効率が上げられる。このため、固定ボルト１０が半導体素子３ａの熱を受熱しても、固定ボルト１０の熱の上昇が抑制される。この結果、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇が抑えられる。【００３９】
実施例１では、ボス部１２は、拡張経路９２に配置される構成とした。即ち、拡張経路９２を流れる冷媒によりボス部１２が冷却され、固定ボルト１０の冷却効率がより上げられる。このため、固定ボルト１０が半導体素子３ａの熱を受熱しても、固定ボルト１０の熱の上昇がより抑制される。従って、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇がより抑えられる。【００４０】
実施例１では、冷却器本体５１と冷却器カバー５２の少なくとも一方（実施例１では冷却器本体５１）に、主経路溝６と、拡張経路溝７と、が形成される。そして、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、主経路溝６により主経路９１が形成される。また、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、拡張経路溝７により拡張経路９２が形成される。従って、冷却器本体５１と冷却器カバー５２の少なくとも一方に経路溝６，７を形成するだけで、容易に冷媒流路９としての主経路９１と拡張経路９２を形成することができる。【００４１】
［インバータの冷却構造の特徴作用］
実施例１では、冷却器本体５１に、主経路溝６と、主経路溝６と連通する拡張経路溝７と、が形成される。そして、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、主経路溝６と冷却器カバー５２により主経路９１が形成される。また、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、拡張経路溝７と冷却器カバー５２により拡張経路９２が形成される。即ち、冷却器本体５１に経路溝６，７を形成するだけで、冷媒流路９としての主経路９１と拡張経路９２を形成することができる。このため、冷却器カバー５２に経路溝６，７を形成しなくて良い。従って、冷却器カバー５２に経路溝６，７を形成する工数を減らすことができる。加えて、冷却器本体５１に冷却器カバー５２を被せるのみで冷媒流路９が形成される。【００４２】
実施例１では、主経路９１と拡張経路９２は、隔壁８を介して、隣接する位置に配置される。そして、拡張経路９２は、冷媒流路９を流れる冷媒を主経路９１に流入する流入側拡張経路92aと、冷媒が主経路９１から流出する流出側拡張経路92bと、に拡張された経路（第１拡張経路）である。即ち、流入側拡張経路92aと流出側拡張経路92bを流れる冷媒が、主経路９１と同様に冷媒流路９を流れる冷媒の主流となる。このため、ボス部１２全体が冷媒に覆われるので、固定ボルト１０の冷却効率がより一層上げられる。このため、固定ボルト１０が半導体素子３ａの熱を受熱しても、固定ボルト１０の熱の上昇がより一層抑制される。従って、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇がより一層抑えられる。【００４３】
実施例１では、ボス部１２のエッジが、フィレット形状に形成される。即ち、拡張経路９２を流れる冷媒がボス部１２に衝突するとき、ボス部１２のエッジがフィレット形状に形成されているので、エッジがフィレット形状に形成されていない場合より、衝突した際の圧力損失を低減することができる。従って、拡張経路９２（流入側拡張経路92aと流出側拡張経路92b）の圧力損失を低減することができる。【００４４】
次に、効果を説明する。
実施例１におけるインバータ１Ａの冷却構造にあっては、下記に列挙する効果が得られる。【００４５】
(1) 電力変換器（パワーモジュール３）と、冷媒流路９が形成された冷却器５と、電力変換器（パワーモジュール３）と冷媒流路９が対向配置された状態で、電力変換器（パワーモジュール３）を冷却器５に固定する固定ボルト１０と、を有する。
冷媒流路９として、電力変換器（パワーモジュール３）と対向配置される主経路９１と、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた拡張経路９２と、を有する。
このため、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇を抑える電力変換装置（インバータ１Ａ）の冷却構造を提供することができる。【００４６】
(2) 冷却器５には、固定ボルト１０が締結されるボス部１２が形成される。
ボス部１２は、拡張経路９２に配置される。
このため、(1)の効果に加え、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇をより抑えることができる。【００４７】
(3) 冷却器５は、冷却器本体５１と冷却器カバーとから構成される。
冷却器本体５１と冷却器カバー５２の少なくとも一方（実施例１では冷却器本体５１）に、主経路溝６と、拡張経路溝７と、が形成される。
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、主経路溝６により主経路９１が形成され、拡張経路溝７により拡張経路９２が形成される。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、冷却器本体５１と冷却器カバー５２の少なくとも一方に経路溝６，７を形成するだけで、容易に冷媒流路９としての主経路９１と拡張経路９２を形成することができる。【００４８】
(4) 冷却器本体５１に、主経路溝６と、主経路溝６と連通する拡張経路溝７と、が形成される。
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、主経路溝６と冷却器カバー５２により主経路９１が形成され、拡張経路溝７と冷却器カバー５２により拡張経路９２が形成される。
このため、(3)の効果に加え、冷却器カバー５２に経路溝６，７を形成する工数を減らすことができる。【００４９】
(5) 主経路９１と拡張経路９２は、隔壁８を介して、隣接する位置に配置される。
拡張経路９２は、冷媒流路９を流れる冷媒を主経路９１に流入する流入側（流入側拡張経路92a）と、冷媒が主経路９１から流出する流出側（流出側拡張経路92b）と、に拡張された第１拡張経路（拡張経路９２）である。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇をより一層抑えることができる。【００５０】
(6) ボス部１２のエッジが、フィレット形状に形成される。
このため、(2)〜(5)の効果に加え、拡張経路９２（流入側拡張経路92aと流出側拡張経路92b）の圧力損失を低減することができる。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、拡張経路にボス部を配置することで、ボス部をバイパスするバイパス経路を形成した例である。【００５２】
まず、構成を説明する。
実施例２における冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとしてレンジエクステンダ電気自動車（電動車両の一例）に搭載されるモータジェネレータのインバータ装置（電力変換装置の一例）に適用したものである。以下、実施例２の「冷却器の詳細説明」について説明する。なお、実施例２の「インバータ１Ｂの冷却構造」については、実施例１の「インバータの冷却構造」と同様であるので、図５において対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。【００５３】
図５は、実施例２におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。図６は、実施例２の冷却器本体の裏面側の斜視図を示す。以下、図５と図６に基づいて、実施例２における冷却器の詳細構成を説明する。【００５４】
冷却器本体５１には、２つの主経路溝６と、８つの拡張経路溝７（第２拡張経路溝）と、が形成される。【００５５】
図６に示すように、２つの主経路溝６は、一部で連通される。即ち、２つの主経路溝６で１つの溝になるように連通される。また、１つの主経路溝６のＸ方向の両側には、２つの拡張経路溝７が形成される。即ち、各拡張経路溝７は、主経路溝６の一部を拡張した溝である。各拡張経路溝７の高さ（深さ、Ｚ方向）は、主経路溝６の高さ（深さ、Ｚ方向）と同じである。言い換えると、各拡張経路溝７は、主経路溝６の高さ方向（Ｚ方向）に対して全域が拡張されている。【００５６】
一方の主経路溝６は、冷却器５に外部から冷媒を流入させる冷媒流入路（不図示）と連通される（矢印参照）。他方の主経路溝６は、冷却器５から外部へ冷媒を流出させる冷媒流出路（不図示）と連通される（矢印参照）。【００５７】
また、主経路溝６には、図６に示すように、複数（例えば４つ）のフィン１１が形成される。フィン１１は、矩形形状であり、主経路溝６のＹ方向に延びている。フィン１１は、主経路溝６のＸ方向に等間隔に配置される。また、フィン１１の高さ（Ｚ方向）は、図１に示すように、主経路溝６の高さよりも低い。【００５８】
各拡張経路溝７には、図６に示すように、固定ボルト１０が締結されるボス部１２が形成される。ボス部１２は、図５に示すように、拡張経路溝７の側壁７ａから離れた位置に配置される。また、ボス部１２の高さ（Ｚ方向）は、図５に示すように、主経路溝６や各拡張経路溝７の高さと同じである。なお、実施例２のボス部１２は、実施例１とは異なりフィレット形状に形成されていない。【００５９】
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、図５に示すように、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、冷媒流路９が形成される。即ち、冷媒流路９として、主経路９１と拡張経路９２（第２拡張経路）が形成される。【００６０】
主経路９１は、主経路溝６と冷却器カバー５２により形成される。また、拡張経路９２は、拡張経路溝７と冷却器カバー５２により形成される。即ち、拡張経路９２は、主経路９１の一部を拡張した経路である。さらに、拡張経路溝７とボス部１２と冷却器カバー５２によりバイパス経路92cが形成される。即ち、拡張経路９２に、バイパス経路92cが形成される。このため、冷媒流路９として、主経路９１とバイパス経路92cとを有する。【００６１】
主経路９１は、パワーモジュール３を冷却器本体５１に固定したとき、パワーモジュール３と対向配置される。また、拡張経路９２は、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた経路である。【００６２】
次に、作用を説明する。
実施例２の上昇メカニズムは、実施例１と同様に、「ボルト周囲の雰囲気温度の上昇メカニズム」を示す。このため、図５において対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。また、実施例２の作用は、実施例１と同様に、「インバータの冷却構造の基本作用」を示す。そして、以下に、実施例２のインバータ１Ｂの冷却構造における作用を、「冷媒の流れ作用」、「インバータの冷却構造の特徴作用」に分けて説明する。【００６３】
［冷媒の流れ作用］
図７は、実施例２における冷媒の流れを示す。以下、図５〜図７に基づいて、冷媒の流れを説明する。なお、図６の冷却器本体５１に冷却器カバー５２が取り付けられたものとして説明する。このため、図６において、主経路溝６を主経路９１とするので、符号の後ろに経路の符号を括弧書きで表記する。また、図６において、拡張経路溝７において側壁７ａとボス部１２との間をバイパス経路92cとするので、側壁７ａの後ろに経路の符号を括弧書きで表記する。【００６４】
冷媒は、外部から冷媒流入路へ流入される。次いで、冷媒流入路から流入された冷媒は、一方の主経路９１の一端へ流入される（矢印参照）。次いで、一方の主経路９１に流入された冷媒は、一方の主経路９１から他方の主経路９１へ流入される。【００６５】
このとき、一方の主経路９１を流れる冷媒は、フィン１１等の間を流れる。このため、フィン１１により、半導体素子３ａの発する熱が熱交換により放熱される。即ち、パワーモジュール３が冷却される。【００６６】
また、このとき、図７の矢印121に示すように、一方の主経路９１を流れる冷媒の一部は、途中でバイパス経路92cへ流入される。さらに、バイパス経路92cに流入された冷媒は、拡張経路溝７の側壁７ａとボス部１２との間を流れる。そして、側壁７ａとボス部１２との間を流れた冷媒は、図７の矢印122に示すように、一方の主経路９１へ流入される。即ち、冷媒流路９を流れる冷媒のうち、一方の主経路９１を流れる冷媒が主流（図７の矢印120）になり、バイパス経路92cを流れる冷媒が副流になる。言い換えると、主流からバイパスさせて、バイパス経路92cに冷媒が供給される。このため、バイパス経路92cへ流入される冷媒は、ボス部１２の周囲を流れる。これにより、ボス部１２が冷却され、ボス部１２に固定された固定ボルト１０のボルト端10aが冷却される。よって、固定ボルト１０が冷却される。なお、同様に、他のボス部１２も冷却されるので、他の固定ボルト１０も冷却される。【００６７】
次いで、他方の主経路９１に流入された冷媒は、他方の主経路９１から冷媒流出路へ流出される（矢印参照）。即ち、冷媒は、外部へ流出される。また、他方の主経路９１を流れる冷媒は、一方の主経路９１を流れる冷媒と同様に、フィン１１等の間を流れる。さらに、他方の主経路９１を流れる冷媒の一部は、上記と同様に、途中でバイパス経路92cへ流入される（図７の矢印121参照）。そして、バイパス経路92cに流入された冷媒は、上記と同様に、他方の主経路９１へ流入される（図７の矢印122参照）。このため、上記と同様に、冷媒により、パワーモジュール３や固定ボルト１０が冷却される。冷媒の流れと冷却は、上記と同様なので説明を省略する。また、主流と副流についても、上記と同様なので説明を省略する。このように、パワーモジュール３や固定ボルト１０が冷却される。【００６８】
［インバータの冷却構造の特徴作用］
実施例２では、実施例１と同様に、冷却器本体５１に、主経路溝６と、主経路溝６と連通する拡張経路溝７と、が形成される。そして、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、主経路溝６と冷却器カバー５２により主経路９１が形成され、拡張経路溝７と冷却器カバー５２により拡張経路９２が形成される。従って、冷却器カバー５２に経路溝６，７を形成する工数を減らすことができる。加えて、冷却器本体５１に冷却器カバー５２を被せるのみで冷媒流路９が形成される。【００６９】
実施例２では、拡張経路９２は、主経路９１の一部を拡張した経路（第２拡張経路）である。この経路にボス部１２を配置することで、ボス部１２をバイパスするバイパス経路92cが形成される。即ち、冷媒流路９を流れる冷媒のうち、主経路９１を流れる冷媒が主流になり、バイパス経路92cを流れる冷媒が副流になる。このため、ボス部１２は、主流から外れた位置に配置されている。これにより、ボス部１２による主流の圧力損失を削減することができる。また、バイパス経路92cへ流入される冷媒により、ボス部１２は冷却されるので、固定ボルト１０の冷却効率も上げられる。このため、固定ボルト１０が半導体素子３ａの熱を受熱しても、固定ボルト１０の熱の上昇が抑制される。従って、ボス部１２による主流の圧力損失の削減と、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇抑制を両立することができる。加えて、実施例２では、実施例１のように主流にボス部１２を配置するよりも、ボス部１２による主流の圧力損失を低減することができる。【００７０】
次に、効果を説明する。
実施例２におけるインバータ１Ｂの冷却構造にあっては、実施例１の(1)〜(4)に記載した効果が得られる。また、実施例２のインバータ１Ｂの冷却構造にあっては、下記(7)の効果を得ることができる。【００７１】
(7) 拡張経路９２は、主経路９１の一部を拡張した第２拡張経路（拡張経路９２）である。
第２拡張経路（拡張経路９２）にボス部１２を配置することで、ボス部１２をバイパスするバイパス経路92cが形成される。
このため、(2)〜(4)の効果に加え、ボス部１２による主流の圧力損失の削減と、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇抑制を両立することができる。
【実施例３】
【００７２】
実施例３は、冷却器カバーに拡張経路溝を形成し、拡張経路溝と冷却器本体により拡張経路を形成した例である。【００７３】
まず、構成を説明する。
実施例３における冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとしてレンジエクステンダ電気自動車（電動車両の一例）に搭載されるモータジェネレータのインバータ装置（電力変換装置の一例）に適用したものである。以下、実施例３の構成を、「インバータの冷却構造」、「冷却器の詳細説明」に分けて説明する。【００７４】
［インバータの冷却構造］
図８は、実施例３におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。以下、図８に基づいて、実施例３におけるインバータ１Ｃの冷却構造の詳細構成を説明する。【００７５】
冷却器本体５１には、雌ネジ穴１３が形成され、ボス部は形成されていない。【００７６】
固定ボルト１０は、ヒートスプレッダー３ｃの外周部に形成される貫通孔から挿通され、雌ネジ穴１３に締結される。
なお、「インバータ１Ｃの冷却構造」における他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。【００７７】
［冷却器の詳細説明］
図９は、実施例３における冷却器本体の裏面側の斜視図を示す。図１０は、実施例３における冷却器カバーの表面側の斜視図を示す。以下、図８〜図１０に基づいて、実施例３における冷却器の詳細構成を説明する。なお、冷却器カバーの表面側とは、図８においてパワーモジュール３の面側である。【００７８】
冷却器本体５１には、２つの主経路溝６が形成される。【００７９】
冷却器カバー５２には、４つの拡張経路溝７が形成される。拡張経路溝７は、４つの拡張経路溝７のうち内側に配置された２つの内側拡張経路溝７３と、４つの拡張経路溝７のうち外側に配置された２つの外側拡張経路溝７４と、から構成される。各拡張経路溝７は、図１０に示すように、Ｘ方向において、外側拡張経路溝７４、内側拡張経路溝７３、内側拡張経路溝７３、外側拡張経路溝７４の順で配置される。【００８０】
図９に示すように、２つの主経路溝６は、一部で連通される。即ち、２つの主経路溝６で１つの溝になるように連通される。また、１つの主経路溝６のＸ方向の両側には、２つの雌ネジ穴が配置される。【００８１】
一方の主経路溝６は、冷却器５に外部から冷媒を流入させる冷媒流入路（不図示）と連通される（矢印参照）。他方の主経路溝６は、冷却器５から外部へ冷媒を流出させる冷媒流出路（不図示）と連通される（矢印参照）。【００８２】
また、主経路溝６には、図９に示すように、複数（例えば４つ）のフィン１１が形成される。フィン１１は、矩形形状であり、主経路溝６のＹ方向に延びている。フィン１１は、主経路溝６のＸ方向に等間隔に配置される。また、フィン１１の高さ（Ｚ方向）は、図１に示すように、主経路溝６の高さよりも低い。【００８３】
図１０に示すように、２つの内側拡張経路溝７３は、一部で連通される。即ち、２つの内側拡張経路溝７３で１つの溝になるように連通される。図１０に示すように、２つの外側拡張経路溝７４は、一部で連通される。即ち、２つの外側拡張経路溝７４で１つの溝になるように連通される。また、内側拡張経路溝７３と外側拡張経路溝７４は連通されていない。【００８４】
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、図８に示すように、２つの主経路溝６と４つの拡張経路溝７が連通され、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、冷媒流路９が形成される。即ち、冷媒流路９として、主経路９１と拡張経路９２が形成される。【００８５】
主経路９１は、主経路溝６と冷却器カバー５２により形成される。また、拡張経路９２は、内側拡張経路92dと外側拡張経路92eにより構成される。内側拡張経路92dは、内側拡張経路溝７３と冷却器本体５１により形成される。外側拡張経路92eは、外側拡張経路溝７４と冷却器本体５１により形成される。また、内側拡張経路92dと外側拡張経路92eは、主経路９１を通じて連通される。このため、冷媒流路９として、主経路９１と内側拡張経路92dと外側拡張経路92eとを有する。【００８６】
主経路９１は、パワーモジュール３を冷却器本体５１に固定したとき、パワーモジュール３と対向配置される。また、拡張経路９２は、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた経路である。【００８７】
次に、作用を説明する。
実施例３の上昇メカニズムは、実施例１と同様に、「ボルト周囲の雰囲気温度の上昇メカニズム」を示す。このため、図８において対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。また、以下に、実施例３のインバータ１Ｃの冷却構造における作用を、「冷媒の流れ作用」、「インバータの冷却構造の基本作用」、「インバータの冷却構造の特徴作用」に分けて説明する。【００８８】
［冷媒の流れ作用］
以下、冷媒の流れについて、図８〜図１０に基づいて冷媒の流れを説明する。なお、図９の冷却器本体５１に図１０の冷却器カバー５２が取り付けられたものとして説明する。このため、図９において主経路溝６を主経路９１とするので、符号の後ろに経路の符号を括弧書きで表記する。また、図１０において、内側拡張経路溝７３を内側拡張経路92dとし、外側拡張経路溝７４を外側拡張経路92eとするので、各符号の後ろに各経路の符号を括弧書きで表記する。【００８９】
冷媒は、外部から冷媒流入路へ流入される。次いで、冷媒流入路から流入された冷媒は、一方の主経路９１の一端へ流入される（矢印参照）。このとき、図８の矢印130に示すように、冷媒流入路から流入された冷媒は、一方の主経路９１を通じて、一方の内側拡張経路92dと一方の外側拡張経路92eへ流入される。【００９０】
次いで、一方の主経路９１に流入された冷媒は、一方の主経路９１から他方の主経路９１へ流入される。同様に、一方の内側拡張経路92dに流入された冷媒は、一方の内側拡張経路92dから他方の内側拡張経路92dへ流入される。また、一方の外側拡張経路92eに流入された冷媒は、一方の外側拡張経路92eから他方の外側拡張経路92eへ流入される。【００９１】
このとき、一方の主経路９１を流れる冷媒は、フィン１１等の間を流れる。このため、フィン１１により、半導体素子３ａの発する熱が熱交換により放熱される。即ち、パワーモジュール３が冷却される。【００９２】
また、一方の内側拡張経路92dと一方の外側拡張経路92eを流れる冷媒は、ボルト端10aの下方を流れる。このため、冷媒により固定ボルト１０のボルト端10aが冷却される。これにより、固定ボルト１０が冷却される。【００９３】
他方の主経路９１と他方の内側拡張経路92dと他方の外側拡張経路92eに流入された冷媒は、他方の主経路９１から冷媒流出路へ流出される（矢印参照）。言い換えると、他方の内側拡張経路92dと他方の外側拡張経路92eを流れる冷媒は、他方の主経路９１を通じて、冷媒流出路へ流出される。即ち、冷媒は、外部へ流出される。また、他方の主経路９１を流れる冷媒は、一方の主経路９１を流れる冷媒と同様に、フィン１１等の間を流れる。さらに、他方の内側拡張経路92dと他方の外側拡張経路92eを流れる冷媒は、一方の内側拡張経路92dと一方の外側拡張経路92eを流れる冷媒と同様に、ボルト端10aの下方を流れる。このため、上記と同様に、冷媒により、パワーモジュール３や固定ボルト１０が冷却される。【００９４】
［インバータの冷却構造の基本作用］
実施例３では、実施例１と同様に、冷媒流路９として、パワーモジュール３と対向配置される主経路９１と、主経路９１から固定ボルト１０のボルト端10aまで流路を拡張させた拡張経路９２と、を有するインバータ１Ａの冷却構造とした。この結果、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇が抑えられる。【００９５】
実施例３では、冷却器本体５１に主経路溝６が形成され、冷却器カバー５２に主経路溝６と連通する拡張経路溝７が形成される。そして、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、主経路溝６により主経路９１が形成される。また、冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、拡張経路溝７により拡張経路９２が形成される。従って、冷却器本体５１と冷却器カバー５２に経路溝６，７を形成するだけで、容易に冷媒流路９としての主経路９１と拡張経路９２を形成することができる。【００９６】
［インバータの冷却構造の特徴作用］
実施例３では、冷却器本体５１に、主経路溝６が形成される。冷却器カバー５２に、拡張経路溝７が形成される。冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、主経路溝６と拡張経路溝７が連通され、主経路溝６と冷却器カバー５２により主経路９１が形成され、拡張経路溝７と冷却器本体５１により拡張経路９２が形成される。即ち、スペースの制約等により冷却器本体５１の板厚（Ｚ方向の厚さ、高さ方向の厚さ）が薄く、冷却器本体５１に拡張経路溝７を形成できない場合でも、拡張経路溝７を冷却器カバー５２に形成することができる。このため、拡張経路９２を流れる冷媒により固定ボルト１０のボルト端10aが冷却されて、固定ボルト１０の冷却効率が上げられる。このため、固定ボルト１０が半導体素子３ａの熱を受熱しても、固定ボルト１０の熱の上昇が抑制される。また、冷却器５全体のＺ方向の厚さを、実施例１や実施例２よりも低くできる。従って、冷却器本体５１に拡張経路溝７を形成できない場合でも、拡張経路溝７を冷却器カバー５２に形成することで、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇が抑えられる。【００９７】
加えて、主経路溝６が形成された既存の冷却器本体５１に、拡張経路溝７が形成された冷却器カバー５２を組み合わせるだけで、冷却器本体５１と冷却器カバー５２との間に、冷媒流路９としての主経路９１と拡張経路９２が形成される。このため、既存の冷却器本体５１を使用することができる。【００９８】
次に、効果を説明する。
実施例３におけるインバータ１Ｃの冷却構造にあっては、実施例１と同様に、実施例１の(1)と(3)に記載した効果が得られる。また、実施例３のインバータ１Ｃの冷却構造にあっては、下記(8)の効果を得ることができる。【００９９】
(8) 冷却器本体５１に、主経路溝６が形成される。
冷却器カバー５２に、拡張経路溝７が形成される。
冷却器本体５１と冷却器カバー５２とを組み合わせたとき、主経路溝６と拡張経路溝７が連通され、主経路溝６と冷却器カバー５２により主経路９１が形成され、拡張経路溝７と冷却器本体５１により拡張経路９２が形成される。
このため、(1)又は(3)の効果に加え、冷却器本体５１に拡張経路溝７を形成できない場合でも、拡張経路溝７を冷却器カバー５２に形成することで、固定ボルト１０周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。【０１００】
以上、本開示の電力変換装置の冷却構造を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。【０１０１】
実施例１では、冷却器本体５１に隔壁８を形成する例を示した。しかし、隔壁８は無くても良い。このとき、拡張経路は、主経路の全部をＸ方向に拡張した経路となる。【０１０２】
実施例２では、ボス部１２を拡張経路溝７の側壁７ａから離れた位置に配置する例を示した。しかし、ボス部を拡張経路溝の側壁と接する位置に配置しても良い。このとき、主経路から拡張経路に流入される冷媒は、ボス部の周囲を流れる。従って、このようにボス部を配置しても、実施例２と同様に固定ボルトが冷却される。【０１０３】
実施例１と実施例２では、拡張経路溝７に、固定ボルト１０が締結されるボス部１２が形成される例を示した。しかし、ボス部を形成せず、実施例３のように、冷却器本体に、雌ネジ穴のみを形成しても良い。【０１０４】
実施例１と実施例２では、拡張経路溝７の高さ（深さ）を、主経路溝６の高さ（深さ）と同じとする例を示した。しかし、拡張経路溝７の高さ（深さ）を、主経路溝６の高さ（深さ）より低くしても良い。言い換えると、拡張経路溝７は、主経路溝６の高さ方向（Ｚ方向）に対して一部が拡張されても良い。例えば、本開示のインバータの冷却構造における変形例（インバータ１Ｄ）として、図１１及び図１２に示すように、各拡張経路溝７は主経路溝６の高さ方向に対して一部が拡張され、さらに拡張経路溝７にボス部１２が形成されていない構成としても良い。このように構成しても、実施例１の(1)と(3)と(4)に記載した効果が得られる。加えて、拡張経路溝７は主経路溝６の高さ方向に対して一部が拡張されているので、拡張経路溝７は主経路溝６の高さ方向に対して全域が拡張されるよりも、冷媒流路９の圧力損失を低減することができる。なお、他の構成は、実施例の「インバータの冷却構造」と同様であるので、図１１及び図１２において対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。【０１０５】
実施例１では、ボス部１２のエッジをフィレット形状に形成する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、ボス部200の形状は、図１３Ａと図１３Ｂに示すように、拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に対し、冷媒の分流（矢印201）と合流（矢印202）が円滑な凸部形状であっても良い。即ち、拡張経路を流れる冷媒がボス部に衝突するとき、ボス部の形状が凸部形状であるので、ボス部の形状が凸部形状でない場合より、衝突した際の圧力損失を低減することができる。従って、拡張経路９２の圧力損失を低減することができる。【０１０６】
また、例えば、図１４に示すように、ボス部210に拡張経路を流れる冷媒の流れ方向にボス部用フィン211を設けても良い。これにより、ボス部に対して流れてきた冷媒の流れを安定させることができる。また、ボス部用フィン211により、固定ボルトの発する熱が熱交換により放熱される。即ち、ボス部用フィン211が冷却機能を果たすことで、固定ボルトの冷却性能を向上させることできる。このため、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇がより抑えられる。【０１０７】
さらに、実施例２のボス部１２の場合には、ボス部１２の周囲に、拡張経路を流れる冷媒の流れ方向にボス部用フィンを設けても良い。このように構成しても、上記と同様に、ボス部用フィンが冷却機能を果たすことで、固定ボルトの冷却性能を向上させることできる。このため、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇がより抑えられる。【０１０８】
実施例１〜実施例３では、本開示の電力変換装置の冷却構造を、パワーモジュール３の冷却方式が間接冷却型（間接水冷構造）であるものに対して適用する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、本開示の電力変換装置の冷却構造を、直接冷却型や冷却器一体型に対しても適用することができる。【０１０９】
実施例１〜実施例３では、本開示の電力変換装置の冷却構造を、２つのパワーモジュール３に対して適用する例を示した。しかし、本開示の電力変換装置の冷却構造を、１つのパワーモジュールに対しても適用することができる。【０１１０】
実施例１〜実施例３では、電力変換器をパワーモジュール３とする例を示した。しかし、電力変換器としては、パワーモジュール以外に、例えば、平滑コンデンサ、放電抵抗などのうち、１つや２つ以上の組み合わせ部品とする例であっても良い。【０１１１】
実施例１〜実施例３では、本開示の電力変換装置の冷却構造を、モータジェネレータの交流/直流の変換装置として用いられるインバータに適用する例を示した。しかし、本開示の冷却構造は、電力変換器を用い、電圧・電流・周波数・位相・相数・波形などの電気特性のうち、一つ以上を実質的な電力損失を抑えて変換するインバータ以外の様々な電力変換装置に対しても適用することができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018207240.tif 000013
【図１２】
2018207240.tif 000014
【図１３Ａ】
2018207240.tif 000015
【図１３Ｂ】
2018207240.tif 000016
【図１４】
2018207240.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月6日(2017.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器と、
冷媒流路が形成された冷却器と、
前記電力変換器と前記冷媒流路が対向配置された状態で、前記電力変換器を前記冷却器に固定する固定ボルトと、を有し、
前記冷媒流路として、前記電力変換器と対向配置されて冷媒が流れる主経路と、前記主経路から前記固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させて冷媒が流れる拡張経路と、を有する
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器には、前記固定ボルトが締結されるボス部が形成され、
前記ボス部は、前記拡張経路に配置される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器は、冷却器本体と冷却器カバーとから構成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーの少なくとも一方に、主経路溝と、拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記冷却器本体と前記冷却器カバーとの間に、前記主経路溝により前記主経路が形成され、前記拡張経路溝により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝と、前記主経路溝と連通する前記拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器カバーにより前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項５】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝が形成され、
前記冷却器カバーに、前記拡張経路溝が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記拡張経路溝が連通され、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器本体により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記主経路と前記拡張経路は、隔壁を介して、隣接する位置に配置され、
前記拡張経路は、前記冷媒流路を流れる冷媒を前記主経路に流入する流入側と、前記冷媒が前記主経路から流出する流出側と、に拡張された第１拡張経路である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項７】
請求項２から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記拡張経路は、前記主経路の一部を拡張した第２拡張経路であり、
前記第２拡張経路に前記ボス部を配置することで、前記ボス部をバイパスするバイパス経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項８】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部のエッジが、フィレット形状に形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項９】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部の形状は、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に対し、前記冷媒の分流と合流が円滑な凸部形状である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項１０】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部には、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に、フィンが設けられる
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本開示は、電力変換装置の冷却構造に関する。
背景技術
［０００２］
従来、回転電機システムでは、パワーモジュールは、ボルトによってインバータケースに固定されている。また、パワーモジュールはフィンと対向する面に設置されている。パワーモジュールのパワー半導体素子は、フィン等を介して、冷却流路を流れる冷却水に放熱している（例えば、特許文献１参照）。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
［特許文献１］特開２０１１−１８２４８０号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
しかし、従来のシステムでは、パワーモジュールをインバータケースに固定するボルトを冷却することは開示されていない。このため、パワーモジュールの駆動時、パワー半導体素子の熱をそのボルトが受熱すると、ボルト周囲の雰囲気温度が上昇することに対して、検討の余地がある。
［０００５］
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するため、本開示の電力変換装置の冷却構造は、電力変換器と、冷媒流路が形成された冷却器と、電力変換器と冷媒流路が対向配置された状態で、電力変換器を冷却器に固定する固定ボルトと、を有する。
冷媒流路として、電力変換器と対向配置されて冷媒が流れる主経路と、主経路から固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させて冷媒が流れる拡張経路と、を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
発明の効果
［０００７］
このように、冷媒流路として、電力変換器と対向配置されて冷媒が流れる主経路と、主経路から固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させて冷媒が流れる拡張経路と、を有することで、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができうる。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］実施例１におけるインバータの冷却構造の断面図である。
［図２］実施例１〜実施例３におけるパワーモジュールの平面図である。
［図３］実施例１における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
［図４］実施例１におけるボス部の斜視図である。
［図５］実施例２におけるインバータの冷却構造の断面図である。
［図６］実施例２における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
［図７］実施例２におけるバイパス経路付近の冷媒の流れを説明する説明図である。
［図８］実施例３におけるインバータの冷却構造の断面図である。
［図９］実施例３における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
［図１０］実施例３における冷却器カバーの表面側の斜視図である。
［図１１］本開示のインバータの冷却構造における変形例の断面図である。
［図１２］変形例における冷却器本体の裏面側の斜視図である。
［図１３Ａ］本開示のボス部の第１変形例を示す斜視図である。
［図１３Ｂ］第１変形例におけるボス部付近の冷媒の流れを説明する説明図である。
［図１４］本開示のボス部の第２変形例を示す斜視図である。
発明を実施するための形態
［０００９］
以下、本発明の電力変換装置の冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
実施例１
［００１０］
まず、構成を説明する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月7日(2018.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器と、
外部から流入する冷媒が流れる冷媒流路が形成された冷却器と、
前記電力変換器と前記冷媒流路が対向配置された状態で、前記電力変換器を前記冷却器に固定する固定ボルトと、を有し、
前記冷媒流路として、前記電力変換器と対向配置されて前記冷媒が流れる主経路と、前記主経路から前記固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させて前記冷媒が流れる拡張経路と、を有する
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器には、前記固定ボルトが締結されるボス部が形成され、
前記ボス部は、前記拡張経路に配置される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器は、冷却器本体と冷却器カバーとから構成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーの少なくとも一方に、主経路溝と、拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記冷却器本体と前記冷却器カバーとの間に、前記主経路溝により前記主経路が形成され、前記拡張経路溝により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝と、前記主経路溝と連通する前記拡張経路溝と、が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器カバーにより前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項５】
請求項３に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記冷却器本体に、前記主経路溝が形成され、
前記冷却器カバーに、前記拡張経路溝が形成され、
前記冷却器本体と前記冷却器カバーとを組み合わせたとき、前記主経路溝と前記拡張経路溝が連通され、前記主経路溝と前記冷却器カバーにより前記主経路が形成され、前記拡張経路溝と前記冷却器本体により前記拡張経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記主経路と前記拡張経路は、隔壁を介して、隣接する位置に配置され、
前記拡張経路は、前記冷媒流路を流れる冷媒を前記主経路に流入する流入側と、前記冷媒が前記主経路から流出する流出側と、に拡張された第１拡張経路である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項７】
請求項２から請求項５までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記拡張経路は、前記主経路の一部を拡張した第２拡張経路であり、
前記第２拡張経路に前記ボス部を配置することで、前記ボス部をバイパスするバイパス経路が形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項８】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部のエッジが、フィレット形状に形成される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項９】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部の形状は、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に対し、前記冷媒の分流と合流が円滑な凸部形状である
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項１０】
請求項２から請求項７までの何れか一項に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記ボス部には、前記拡張経路を流れる冷媒の流れ方向に、フィンが設けられる
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本開示は、電力変換装置の冷却構造に関する。
背景技術
［０００２］
従来、回転電機システムでは、パワーモジュールは、ボルトによってインバータケースに固定されている。また、パワーモジュールはフィンと対向する面に設置されている。パワーモジュールのパワー半導体素子は、フィン等を介して、冷却流路を流れる冷却水に放熱している（例えば、特許文献１参照）。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
［特許文献１］特開２０１１−１８２４８０号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
しかし、従来のシステムでは、パワーモジュールをインバータケースに固定するボルトを冷却することは開示されていない。このため、パワーモジュールの駆動時、パワー半導体素子の熱をそのボルトが受熱すると、ボルト周囲の雰囲気温度が上昇することに対して、検討の余地がある。
［０００５］
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、固定ボルト周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するため、本開示の電力変換装置の冷却構造は、電力変換器と、外部から流入する冷媒が流れる冷媒流路が形成された冷却器と、電力変換器と冷媒流路が対向配置された状態で、電力変換器を冷却器に固定する固定ボルトと、を有する。
冷媒流路として、電力変換器と対向配置されて冷媒が流れる主経路と、主経路から固定ボルトのボルト端まで流路を拡張させて冷媒が流れる拡張経路と、を有する。
【国際調査報告】
2018207240.tif 000018
2018207240.tif 000019
2018207240.tif 000020
2018207240.tif 000021