(57)【要約】【課題】積層ユニットの積層方向に沿った電力変換装置の長さを抑制する。【解決手段】電力変換装置（１、２、３、４）は、複数の半導体モジュール（２０）と、夫々冷却媒体の流路を内部に有する複数の冷却器（３１）と、を有し、複数の半導体モジュールと複数の冷却器とが交互に積層されてなる積層ユニットと、該積層ユニットを、その積層方向に加圧する加圧部材（４０）と、積層ユニット及び加圧部材を収容するケース（１０）と、を備える。加圧部材は、積層ユニットの積層方向の一方の端面に接する第１部分（４１）と、該第１部分から積層方向に沿って、前記積層ユニットの前記一方の端面とは反対側の端面に向かって延びる第２部分（４２）と、を有する。第２部分には、積層ユニットを加圧するための弾性力を生じる加圧機構が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体モジュールと、夫々冷却媒体の流路を内部に有する複数の冷却器と、を有し、前記複数の半導体モジュールと前記複数の冷却器とが交互に積層されてなる積層ユニットと、
前記積層ユニットを、その積層方向に加圧する加圧部材と、
前記積層ユニット及び前記加圧部材を収容するケースと、
を備え、
前記加圧部材は、前記積層ユニットの前記積層方向の一方の端面に接する第１部分と、前記第１部分から前記積層方向に沿って、前記積層ユニットの前記一方の端面とは反対側の端面に向かって延びる第２部分と、を有し、
前記第２部分には、前記積層ユニットを加圧するための弾性力を生じる加圧機構が設けられている
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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器を有する電力変換装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、半導体モジュールと冷却管とが交互に積層された半導体積層ユニットを備え、その積層方向の端部に、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材が配置されている装置が提案されている（特許文献１参照）。その他、関連する技術として、特許文献２及び３に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０１１９３６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１１８０９号公報
【特許文献３】特開２０１５−１０４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、半導体積層ユニットの積層方向の端部に加圧部材が配置されるため、該積層方向に沿った電力変換装置の長さが比較的長くなってしまうという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、半導体モジュール及び冷却器が交互に積層された積層ユニットの積層方向に沿った長さを抑制することができる電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電力変換装置は、複数の半導体モジュールと、夫々冷却媒体の流路を内部に有する複数の冷却器と、を有し、前記複数の半導体モジュールと前記複数の冷却器とが交互に積層されてなる積層ユニットと、前記積層ユニットを、その積層方向に加圧する加圧部材と、前記積層ユニット及び前記加圧部材を収容するケースと、を備え、前記加圧部材は、前記積層ユニットの前記積層方向の一方の端面に接する第１部分と、前記第１部分から前記積層方向に沿って、前記積層ユニットの前記一方の端面とは反対側の端面に向かって延びる第２部分と、を有し、前記第２部分には、前記積層ユニットを加圧するための弾性力を生じる加圧機構が設けられているというものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る電力変換装置を示す図である。
【図２】比較例に係る電力変換装置を示す図である。
【図３】実施形態の第１変形例に係る電力変換装置を示す図である。
【図４】実施形態の第２変形例に係る電力変換装置を示す図である。
【図５】実施形態の第３変形例に係る電力変換装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態に係る電力変換装置について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る電力変換装置を示す図である。
【０００９】
図１において、電力変換装置１は、電力変換回路の一部を構成する複数のパワーカード２０と、その内部に冷却媒体を通す流路を有する複数の冷却器３１とが交互に積層されてなる積層ユニットを備える。各冷却器３１には、冷媒供給管３２から冷却媒体が供給される。各冷却器３１を通った冷却媒体は、冷媒排出管３３から排出される。電力変換装置１は、積層ユニットを収容するケース１０と、積層ユニットをその積層方向Ｌに加圧するための並列加圧部品４０を更に備える。
【００１０】
複数のパワーカード２０各々は、その両側を冷却器３１で狭持されている。各パワーカード２０は、例えば熱伝導グリスを介して冷却器３１に接触している。当該電力変換装置１では、例えば熱伝導グリスが、パワーカード２０の熱膨張に起因して流出した場合であっても、パワーカード２０と冷却器３１との間に空隙が生じることを防止するために、並列加圧部品４０により積層ユニットがその積層方向Ｌに加圧される。この結果、パワーカード２０と冷却器３１との間の熱伝導率が低下することが抑制される。
【００１１】
並列加圧部品４０は、積層ユニットの一方の端面に接触する第１部分４１と、積層方向Ｌに沿って、上記一方の端面から積層ユニットの他方の端面（即ち、一方の端面の反対側の端面）に向かって延びる第２部分４２とを有する。尚、積層ユニットの他方の端面は、ケース１０の内壁に接触している。
【００１２】
第２部分４２はツメ部４２ａを有している。ケース１０の内壁には突起部１０ａ（即ち、圧力支持部）が形成されている。並列加圧部品４０は、ツメ部４２ａ及び突起部１０ａの間に配置された板バネ４３を更に有する。この板バネ４３の弾性力により、積層ユニットがその積層方向Ｌに加圧される。
【００１３】
（技術的効果）
積層ユニットをその積層方向Ｌに加圧する場合、例えば図２に示す電力変換装置９０のように、ケース９１の内部の積層ユニットの一方の端面側にバネ機構９２が配置されることが多い。このバネ機構９２がケース９１に収容されるために、積層方向Ｌに沿ったケース９１の長さが比較的長くなってしまう。
【００１４】
これに対して、当該電力変換装置１では、バネ機構９２が積層ユニットの一方の端面側に配置されないので、積層方向Ｌに沿ったケース１０の長さを抑制することができる。当該電力変換装置１では特に、並列加圧部品４０が線対称の構造であるので、荷重バランスに係る設計が比較的容易である。尚、並列加圧部品４０が存在していても、幅方向Ｗに沿ったケース１０の長さは、ケース９１と同等にできることが、本願発明者の研究により判明している。
【００１５】
以上の結果、当該電力変換装置１によれば、積層方向Ｌに沿ったケース１０の長さが抑制されるので、当該電力変換装置１の小型化を図ることができる。加えて、当該電力変換装置１を備えるシステムにおいて、当該電力変換装置１の配置の自由度を向上させることができる。
【００１６】
＜第１変形例＞
図３に示すように、並列加圧部品４０は線対称の構造でなくてもよい。また、板バネ４３に代えて、例えばコイルバネ４３´が用いられてもよい。第１変形例に係る電力変換装置２によれば、並列加圧部品４０の設計自由度を向上させることができる。
【００１７】
＜第２変形例＞
図４に示すように、並列加圧部品４０の一方のツメ部４２ａが、ケース１０の突起部１０ａにボルト４５により締結されていてもよい。第２変形例に係る電力変換装置３によれば、バネ機構（ここでは、コイルバネ４３´）を一つにすることで、例えば部品寸法やバネのばらつきによる荷重の不均等を比較的制御し易くすることができる。
【００１８】
＜第３変形例＞
図５に示すように、並列加圧部品４０が、バネ機構と一体形成された第２部分４２´を有していてもよい。第３変形例に係る電力変換装置４によれば、部品点数を削減することができる。
【００１９】
この場合、図５の点線円Ａで囲まれた部分については、ツメ部４２ａは、ケース１０の突起部１０ａに接触しているものの、突起部１０ａには固定されていない。他方で、図５の点線円Ｂで囲まれた部分については、ツメ部４２ａは、突起部１０ａにボルトで締結されている（図５（ｂ）参照）、或いは、図５（ｃ）に示すように、突起部１０ａに代えてケース１０にキー溝を形成し、該キー溝にツメ部４２ａが嵌めこまれている。このように構成すれば、例えば当該電力変換装置４の製造時における並列加圧部品４０の組み付け作業を比較的容易に行うことができる。
【００２０】
以上に説明した実施形態及び変形例から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。
【００２１】
発明の一態様に係る電力変換装置は、複数の半導体モジュールと、夫々冷却媒体の流路を内部に有する複数の冷却器と、を有し、前記複数の半導体モジュールと前記複数の冷却器とが交互に積層されてなる積層ユニットと、前記積層ユニットを、その積層方向に加圧する加圧部材と、前記積層ユニット及び前記加圧部材を収容するケースと、を備え、前記加圧部材は、前記積層ユニットの前記積層方向の一方の端面に接する第１部分と、前記第１部分から前記積層方向に沿って、前記積層ユニットの前記一方の端面とは反対側の端面に向かって延びる第２部分と、を有し、前記第２部分には、前記積層ユニットを加圧するための弾性力を生じる加圧機構が設けられているというものである。
【００２２】
上述の実施形態においては、パワーカード２０が半導体モジュールの一例に相当し、並列加圧部品４０が加圧部材の一例に相当する。上述の実施形態及び変形例における、「ツメ部４２ａ及び板バネ４３」、「ツメ部４２ａ及びコイルバネ４３´」並びに「第２部分４２´のバネ機構」各々が、加圧機構の一例に相当する。
【００２３】
当該電力変換装置によれば、積層ユニットの積層方向の一端に加圧機構が設けられた比較例と比べて、該積層方向に沿った当該電力変換装置の長さを抑制することができる。
【００２４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力変換装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２５】
１、２、３、４、９０…電力変換装置、１０…ケース、２０…パワーカード、３１…冷却器、４０…並列加圧部品、４１…第１部分、４２、４２´…第２部分、４２ａ…ツメ部、４３…板バネ、４３´…コイルバネ
【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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