(57)【要約】【課題】  電力変換装置に用いられるパワー半導体モジュールを収納する流路形成体を製造する際の生産性を向上させることである。【解決手段】  本発明に係る電力変換装置の製造方法は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュールを収納する収納空間を形成する流路形成体と、前記収納空間に冷却冷媒を導入する配管と、を備えた電力変換装置の製造方法であって、前記配管の開口部が蓋材により塞がれた状態で、前記配管を金型内で保持する第１工程と、前記蓋材を覆うように、前記金型に前記流路形成体の材料を注入することで前記流路形成体を形成する第２工程と、前記蓋材を覆う前記流路形成体の材料の一部と前記蓋材とを切削することにより、前記配管の内部空間と繋がる前記収納空間を形成する第３工程と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、
前記パワー半導体モジュールを収納する収納空間を形成する流路形成体と、
前記収納空間に冷却冷媒を導入する配管と、を備えた電力変換装置の製造方法であって、
前記配管の開口部が蓋材により塞がれた状態で、前記配管を金型内で保持する第１工程と、
前記蓋材を覆うように、前記金型に前記流路形成体の材料を注入することで前記流路形成体を形成する第２工程と、
前記蓋材を覆う前記流路形成体の材料の一部と前記蓋材とを切削することにより、前記配管の内部空間と繋がる前記収納空間を形成する第３工程と、を備える電力変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置の製造方法であって、
前記第１工程において、
前記配管は、保持台によって所定の位置に保持される電力変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載された電力変換装置の製造方法であって、
前記第２工程において、
前記筐体には、当該筐体において前記収納空間が形成される領域の一部に、鋳抜きにより前記筐体の前記材料が注入されない空間が形成される電力変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし４に記載されたいずれかの電力変換装置の製造方法であって、
前記パワー半導体モジュールは、第１パワー半導体モジュールと第２パワー半導体モジュールにより構成され、
前記流路形成体は、前記第１パワー半導体モジュールを収納する第１収納空間と、前記第２パワー半導体モジュールを収納する第２収納空間と、を形成し、
前記配管は、前記第１収納空間に冷却冷媒を導入する第１配管と、前記第１収納空間から流出した冷却冷媒を前記第２収納空間に導入する第２配管と、により構成され、
前記第１工程は、前記第１配管の開口部が第１蓋材により塞がれた状態で前記配管を金型内で保持され、かつ前記第２配管の開口部が第２蓋材により塞がれた状態で前記配管を金型内で保持され、
前記第２工程は、前記第１蓋材及び前記第２蓋材を覆うように、前記金型に前記流路形成体の材料を注入することで前記流路形成体を形成し、
前記第３工程は、前記第１蓋材を覆う前記流路形成体の材料の一部と前記第２蓋材を覆う前記流路形成体の材料の一部と前記第１蓋材と前記第２蓋材を切削することにより、前記第１配管及び前記第２配管の内部空間と繋がる前記第１収納空間及び前記第２収納空間を形成する電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の製造方法に関し、特に車両に搭載されるのに適する電力変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相インバータ回路を備える電力変換装置において、パワー半導体モジュールを冷却する水路を成型時、中子による成形が困難であったため、水路の蓋および取付けネジ、水路の蓋のシールが必要になり製造費が高価になるため、部品点数の削減が必要となっていた。
【０００３】
つまり、パワー半導体モジュールを冷却する流路を型形成する時、中子による形成が困難であったため、水路に蓋を付けて作製していた。このため、製造費（蓋、ネジ、組立工数、蓋シール面の切削加工、蓋シール等）が高価になる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２-５３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、電力変換装置に用いられるパワー半導体モジュールを収納する流路形成体を製造する際の生産性を向上させることである。
【０００６】
また本発明の別の課題は、電力変換装置の部品点数を少なくし、低コスト化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明に係る電力変換装置の製造方法は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュールを収納する収納空間を形成する流路形成体と、前記収納空間に冷却冷媒を導入する配管と、を備えた電力変換装置の製造方法であって、前記配管の開口部が蓋材により塞がれた状態で、前記配管を金型内で保持する第１工程と、前記蓋材を覆うように、前記金型に前記流路形成体の材料を注入することで前記流路形成体を形成する第２工程と、前記蓋材を覆う前記流路形成体の材料の一部と前記蓋材とを切削することにより、前記配管の内部空間と繋がる前記収納空間を形成する第３工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、電力変換装置の生産性を向上させることが出来る。
【０００９】
また本発明により、電力変換装置の低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力変換装置の流路形成体の流路１９のみの状態図。
【図２】電力変換装置の流路成形体９００図。
【図３】電力変換装置にインサートする配管図。
【図４（Ａ）】電力変換装置の流路成形体９００の製造第１工程図。
【図４（Ｂ）】電力変換装置の流路成形体９００の製造第２工程図。
【図４（Ｃ）】図４Bの配管保持のための台９１１〜９１４を取除いた図。
【図４（Ｄ）】電力変換装置の流路成形体９００の製造第２工程後のパワー半導体モジュール収納部の鋳抜き図。
【図４（Ｅ）】電力変換装置の流路成形体９００の製造第５工程図。
【図５】電力変換装置の流路成形体９００にパワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗが装着された外観図。
【図６】パワー半導体モジュール単体を示す図。
【図７】パワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗが配置された流路形成体９００を水平に断面した図。
【図８】パワー半導体モジュール３００Ｕが配置された流路形成体９００を、流路１９に垂直に断面した図。
【図９】パワー半導体モジュール３００Ｖが配置された流路形成体９００を、流路１９に垂直に断面した図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態である電力変換装置の流路形成体９００（図２参照）の流路１９のみの状態図である。流路形成体９００に搭載されるパワー半導体モジュール３００Ｕの第１収納空間９１５は、配管９０１と配管９０２の間に存在する。パワー半導体モジュール３００Ｕの外観については、図６に記載する。なお、パワー半導体モジュール３００Ｖ及びパワー半導体モジュール３００Ｗは、パワー半導体モジュール３００Ｕと同様の構成である。
【００１３】
流路形成体９００に搭載されるパワー半導体モジュール３００Ｖの第２収納空間９１６は、配管９０２と配管９０３の間に存在する。流路形成体９００に搭載されるパワー半導体モジュール３００Ｗの第３収納空間９１７は、配管９０３と配管９０４の間に存在する。
【００１４】
配管９０１と第１収納空間９１５の第１配列方向と、配管９０４と第３収納空間９１７の第２配列方向は、平行である。配管９０２と第２収納空間９１６と配管９０３の配列方向は、第１配列方向及び第２配列方向を横切る。つまり、配管９０１や第１収納空間９１５等により、流路１９全体でコの字状の形状になる。
【００１５】
図２は、電力変換装置の流路成形体９００の上面斜視図及び矢印Ａから見た下面斜視図である。なお、本実施形態の流路成形体９００は、外面が電力変換装置自体の外面を形成することになり、流路成形体９００が筐体を兼ねている。
【００１６】
図３は、流路形成体９００にインサートする配管９０１〜９０４を示す斜視図である。
【００１７】
配管９０１は、第１収納空間９１５（図１参照）に近い側に第１開口を形成し、この第１開口は蓋材９０５により塞がれる。
【００１８】
配管９０２は、第１収納空間９１５（図１参照）に近い側に第２開口を形成し、この第２開口は蓋材９０６により塞がれる。また配管９０２は、第２収納空間９１６（図１参照）に近い側に第３開口を形成し、この第３開口は蓋材９０７により塞がれる。
【００１９】
配管９０３は、第２収納空間９１６（図１参照）に近い側に第４開口を形成し、この第４開口は蓋材９０８により塞がれる。また配管９０３は、第３収納空間９１７（図１参照）に近い側に第５開口を形成し、この第５開口は蓋材９０９により塞がれる。
【００２０】
配管９０４は、第３収納空間９１７（図１参照）に近い側に第６開口を形成し、この第６開口は蓋材９１０により塞がれる。
【００２１】
図４（Ａ）ないし（Ｅ）は、流路形成体９００及び配管９０１〜９０４の製造工程を示す。
【００２２】
図４（Ａ）は、第１工程図である。第１工程においては、配管９０１は、金型内で保持させる台９１１により保持され、かつ第１収納空間９１５を除く場所に配置される。また配管９０２は、金型内で保持させる台９１２により保持され、かつ第１収納空間９１５及び第２収納空間９１６を除く場所に配置される。また配管９０３は、金型内で保持させる台９１３により保持され、かつ第２収納空間９１６及び第３収納空間９１７を除く場所に配置される。また配管９０４は、金型内で保持させる台９１４により保持され、かつ第３収納空間９１７を除く場所に配置される。
【００２３】
図４（Ｂ）は、第２工程図を示し、流路形成体９００の上面図及び下面図である。図３に示された配管９０１〜９０４の蓋材９０５〜９１０を覆うように金型に流路成形体９００の材料が注入される。配管９０１〜９０４が蓋材９０５〜９１０により配管口を塞いだ状態で、配管を金型内で保持させるため、流路成形体材料を注入するとき、材料が配管９０１〜９０４内に流入することなく、流路成形体９００を製造することが可能になる。このとき、配管９０１〜９０４の材質は、流路形成体９００の材質より融点が高いため、溶融することなく、流路成形体９００が製造される。つまり、配管９０１〜９０４の材質は、流路形成体９００の材質より融点が高い材質となっている。例えば、配管９０１〜９０４の材質はＳＵＳ材、流路形成体９００の材質はアルミ合金が考えられる。
【００２４】
図４（Ｃ）は、第３工程図を示し、流路形成体９００の上面斜視図及び下面斜視図である。第３工程は、配管を保持するための台９１１〜９１４を取除く。台９１１〜９１４を取除いた場所には、配管９０１〜９０４の一部が露出した状態になっている。
【００２５】
図４（Ｄ）は、第４工程図を示し、流路形成体９００の上面図と短辺方向の側面図と長辺方向の側面図と収納空間９１５の拡大図である。
【００２６】
図４（Ｂ）に示された第２工程終了後、流路成形体９００は、第１収納空間９１５より小さく、配管９０１及び配管９０２に接触しない凹部９１９で鋳抜きする。第３収納空間９１７も、第１収納空間９１５と同様に配管９０４、９０３に接触しない凹部９２1で鋳抜きする。さらに第２収納空間９１６より小さく、配管９０２、９０３に接触しない凹部９２０で鋳抜きする。
【００２７】
このことにより、図４（Ｅ）にて後述するパワー半導体モジュール収納空間を作成する第５工程時のドリル切削代９２２が、鋳抜き分、つまり凹部９１９と凹部９２０と凹部９２１分、小さくすることが出来る。このため、切削工数を削減することが出来、原価の低減を図ることが出来る。
【００２８】
図４（Ｅ）は、第５工程図を示し、流路形成体９００の上面図である。
【００２９】
第５工程は、図４（Ｄ）に示される流路成形体９００の切削部９２２と配管９０１の蓋材９０５と配管９０２の蓋材９０６を切削することにより、第１収納空間９１５を形成し、第１収納空間９１５と配管９０１の内部空間を繋ぐ。第３収納空間９１７も同様に形成される。
【００３０】
また、図４（Ｄ）に示される流路成形体９００の切削部９２３と配管９０２の蓋材９０７と配管９０３の蓋材９０８を切削することにより、第２収納空間９１６を形成し、第２収納空間９１６と配管９０２と配管９０３の内部空間を繋ぐ。
【００３１】
切削方法は、ドリル９１８により、パワー半導体モジュールの収納空間９１５〜９１７を成形する。
【００３２】
前記第２〜５工程を実施後、配管９０１〜９０４の蓋材９０５〜９１０は削除され、冷却媒体を流す流路１９を形成することが可能となる。これにより、冷却媒体を流す流路形成体の下カバーを流路形成体と一体成形することが可能となり、下カバーと流路形成体を固定するネジ、下カバーと流路形成体の間に配置する冷却水の漏れを防ぐシール部材を削減することが出来る。
【００３３】
図５は、本発明の実施形態である流路形成体９００にパワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗが固定された外観図である。第１収納空間９１５にＵ相のパワー半導体モジュール３００Ｕが固定され、第２収納空間９１６にＶ相のパワー半導体モジュール３００Ｖが固定され、第３収納空間９１７にＷ相のパワー半導体モジュール３００Ｗが固定される。流路形成体９００は平面形状が略正方形の直方体を成し、その側面９００ｄに配管９０１および配管９０４が設けられている。流路１９は、残りの３つの側面９００ａ〜９００ｃに沿うようにコの字形状に形成されている。
【００３４】
図６は電力変換装置の流路形成体９００に搭載されるパワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗの外観図である。上記パワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗはいずれも同じ構造である。構成は、特開2012-5323号公報に示されているものと同様である。
【００３５】
図７は、図５に示すようにパワー半導体モジュール３００Ｕ〜３００Ｗが配置された流路形成体９００を、水平に断面した図である。上述したように、流路形成体９００にはコの字形状の流路１９が形成されており、図示左側の側面９００ｂに沿って形成された第１収納空間９１５には、Ｕ相パワー半導体モジュール３００Ｕが配置される。同様に、配管９０１及び配管９０４が設けられた側面９００ｄと反対側の側面９００ａに沿って形成された第２収納空間９１６には、Ｖ相パワー半導体モジュール３００Ｖが配置され、右側の側面９００ｃに沿って形成された第３収納空間９１７にはＷ相パワー半導体モジュール３００Ｗが配置される。
【００３６】
なお、本実施形態では、配管９０２等により流路１９が形成できるため、第１収納空間９１５と第２収納空間９１６とを繋ぐ配管９０２は、圧力損失が小さくなるような曲線形状を、容易に形成することができる。
【００３７】
具体的には、配管９０２又は配管９０３は、これらの内壁が第２収納空間９１６の内壁よりも外側に形成されることで、冷媒の流れが滑らかになり、圧力損失が低減される。
【００３８】
図８は、図５に示すようにパワー半導体モジュール３００Ｕが配置された流路形成体９００を、流路１９に沿って垂直に断面した図である。
【００３９】
配管９０１から取込まれた冷却媒体は、発熱したパワー半導体モジュール３００Ｕを通り抜けパワー半導体モジュール３００Ｕを冷却する。冷却媒体の流速図９２４の流速が早い場所がパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８、３３０、ダイオード１５６、１６６）に出来るだけ当たるような位置に配管９０１は配置される。
【００４０】
図９は、図５に示すようにパワー半導体モジュール３００Ｖが配置された流路形成体９００を、流路１９に沿って垂直に断面した図である。
【００４１】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１９：流路、１５６、１６６：ダイオード、３００Ｕ、Ｖ、Ｗ：パワー半導体モジュール、３２８、３３０：ＩＧＢＴ、９００：流路形成体、９００a〜d:流路形成体の側面、９０１〜９０４：配管、９０５〜９１０：配管の蓋材、９１１〜９１４：配管９０１〜９０４を金型内で保持させる台、９１５：第１収納空間、９１６：第２収納空間、９１７：第３収納空間、９１８：ドリル、９１９〜９２１：凹部、９２２、９２３：切削代、９２４：冷却媒体流速図、
【図１】
2015109758.tif 000003
【図２】
2015109758.tif 000004
【図３】
2015109758.tif 000005
【図４（Ａ）】
2015109758.tif 000006
【図４（Ｂ）】
2015109758.tif 000007
【図４（Ｃ）】
2015109758.tif 000008
【図４（Ｄ）】
2015109758.tif 000009
【図４（Ｅ）】
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【図５】
2015109758.tif 000011
【図６】
2015109758.tif 000012
【図７】
2015109758.tif 000013
【図８】
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【図９】
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