(57)【要約】【課題】制御回路基板の振動を効果的に抑制し、安定して固定することができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、半導体ユニット２と、制御回路基板３と、ケース４とを有している。ケース４は、壁部４２と、外周固定部４５と、第１収容空間４０１と第２収容空間４０２とに分割する仕切り部４３とを有している。第１収容空間４０１には、制御回路基板３が配されており、第２収容空間４０２には、半導体ユニット２が配されている。仕切り部４３は、制御端子２１２が挿通配置されるユニット側連通孔４３１と、法線方向Ｚから見て外周固定部４５よりも内側において制御回路基板３を固定する内側固定ボス４４と、法線方向Ｚに突出して形成されたリブとを有している。リブは、内側固定ボス４４と壁部４２とをそれぞれ繋ぐように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュール（２１）を有する半導体ユニット（２）と、
上記半導体モジュール（２１）が有する制御端子（２１２）と接続された制御回路基板（３）と、
上記半導体ユニット（２）及び上記制御回路基板（３）を収容するケース４とを有しており、
該ケース（４）は、上記半導体ユニット（２）及び上記制御回路基板（３）を該制御回路基板（３）の法線方向と直交した方向から囲うように形成された壁部（４２）と、上記制御回路基板（３）の外周側を固定する外周固定部（４５）と、上記壁部（４２）の内側の空間を上記法線方向に並ぶ第１収容空間（４０１）と第２収容空間（４０２）とに分割する仕切り部（４３）とを有しており、
上記第１収容空間（４０１）には、上記制御回路基板（３）が配されており、
上記第２収容空間（４０２）には、半導体ユニット（２）が配されており、
上記仕切り部（４３）は、上記制御端子（２１２）が挿通配置される連通孔（４３１）と、上記仕切り部（４３）の法線方向から見て上記外周固定部（４５）よりも内側において上記制御回路基板（３）を固定する内側固定ボス（４４）と、上記法線方向に突出して形成されたリブ（４６１、４６２、４６３、４６４）とを有しており、
該リブ（４６１、４６２、４６３、４６４）は、上記内側固定ボス（４４）と上記壁部（４２）とを繋ぐように形成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記法線方向から見たとき、上記リブ（４６１、４６２、４６３、４６４）は、上記内側固定ボス（４４）から上記壁部（４２）に向かって延びる直線に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１）。
【請求項３】
上記半導体ユニット（２）は、上記半導体モジュール（２１）を冷却するための冷却器（２２）を備えており、該冷却器（２２）と上記仕切り部（４３）とは熱的に接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）。
【請求項４】
上記第２収容空間（４０２）には、上記半導体ユニット（２）と共に電力変換回路を構成する補助電子部品（６１、６２、６３、６４）が配されており、上記法線方向から見たとき、上記リブ（４６１、４６２、４６３、４６４）の少なくとも一部は、上記補助電子部品（６１、６２、６３、６４）と重なるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーや電気自動車には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置が用いられている。このような電力変換装置としては、特許文献１に示されたものがある。特許文献１の電力変換装置は、スイッチング素子等の半導体素子を内蔵した半導体モジュールを有する半導体ユニットと、半導体モジュールの動作を制御するための制御回路基板と、これらを収容するケースとを有している。
【０００３】
ケースは、制御回路基板の外周縁に沿って配された外側固定部と、制御回路基板の内側に対向して配された内側固定部とを有しており、外側固定部と内側固定部とに制御回路基板を固定してある。このように、制御回路基板の外周縁に沿った部位のみでなく、内側の部位においても制御回路基板を固定することにより、固定点間の距離を短縮し、制御回路基板の振動抑制を図っている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示された電力変換装置には以下の課題がある。
特許文献１の電力変換装置においては、制御回路基板を固定するケースの剛性が低いとケース自体が振動する。そのため、ケースの振動が制御回路基板へと伝達され、制御回路基板が振動することとなる。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、制御回路基板の振動を効果的に抑制することのできる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、半導体モジュールを有する半導体ユニットと、
上記半導体モジュールが有する制御端子と接続された制御回路基板と、
上記半導体ユニット及び上記制御回路基板を収容するケースとを有しており、
該ケースは、上記半導体ユニット及び上記制御回路基板を該制御回路基板の法線方向と直交した方向から囲うように形成された壁部と、上記制御回路基板の外周側を固定する外周固定部と、上記壁部の内側の空間を上記法線方向に並ぶ第１収容空間と第２収容空間とに分割する仕切り部とを有しており、
上記第１収容空間には、上記制御回路基板が配されており、
上記第２収容空間には、半導体ユニットが配されており、
上記仕切り部は、上記制御端子が挿通配置される連通孔と、上記仕切り部の法線方向から見て上記外周固定部よりも内側において上記制御回路基板を固定する内側固定ボスと、上記法線方向に突出して形成されたリブとを有しており、
該リブは、上記内側固定ボスと上記壁部とを繋ぐように形成されていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記電力変換装置において、上記仕切り部は、上記内側固定ボスと上記壁部とを繋ぐように形成された上記リブを備えている。そのため、上記制御回路基板の振動を抑制し、安定して保持することができる。
【０００９】
すなわち、上記仕切り部に上記リブを形成することにより、上記仕切り部における断面二次モーメントを効果的に増大することができる。したがって、上記仕切り部における剛性を向上し、該仕切り部の振動を効果的に抑制することができる。
【００１０】
そして、上記リブは、上記内側固定ボスと上記壁部とを繋ぐように形成されているため、上記内側固定ボスが配された部位における振動を、特に効果的に抑制することができる。したがって、上記外周固定部に加え、上記内側固定ボスに上記制御回路基板を固定することにより、上記制御回路基板における振動の発生をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
以上のごとく、上記電力変換装置によれば、制御回路基板の振動を効果的に抑制し、安定して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】図１における、II−II矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記電力変換装置において、上記法線方向から見たとき、上記リブは、上記内側固定ボスから上記壁部に向かって延びる直線に沿うように形成されていることが好ましい。この場合には、上記リブによる剛性向上効果を増大し、上記内側固定ボスが形成された部位の振動をより効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
上記電力変換装置にかかる実施例について、図１及び図２を参照して説明する。
図１及び図２に示すごとく、電力変換装置１は、半導体モジュール２１を有する半導体ユニット２と、半導体モジュール２１が有する制御端子２１２と接続された制御回路基板３と、半導体ユニット２及び制御回路基板３を収容するケース４とを有している。
ケース４は、半導体ユニット２及び制御回路基板３を制御回路基板３の法線方向Ｚと直交した方向から囲うように形成された壁部４２と、制御回路基板３の外周側を固定する外周固定部４５と、壁部４２の内側の空間を法線方向Ｚに並ぶ第１収容空間４０１と第２収容空間４０２とに分割する仕切り部４３とを有している。
【００１５】
第１収容空間４０１には、制御回路基板３が配されており、第２収容空間４０２には、半導体ユニット２が配されている。
仕切り部４３は、制御端子２１２が挿通配置されるユニット側連通孔４３１と、法線方向Ｚから見て外周固定部４５よりも内側において制御回路基板３を固定する内側固定ボス４４と、法線方向Ｚに突出して形成された第１リブ４６１、第２リブ４６２、第３リブ４６３及び第４リブ４６４とを有している。
第１リブ４６１〜第４リブ４６４は、内側固定ボス４４と壁部４２とをそれぞれ繋ぐように形成されている。
【００１６】
以下、さらに詳細に説明する。
図１及び図２に示すごとく、本例においては、半導体ユニット２における積層方向を前後方向Ｘ、仕切り部４５の法線方向を法線方向Ｚ、また、前後方向Ｘ及び法線方向Ｚの両方と直交する方向を横方向Ｙとして、以下説明する。
【００１７】
また、前後方向Ｘにおいて、冷媒導入管２２１及び冷媒排出管２２２の先端側を前方とし、反対側を後方とする。また、法線方向Ｚにおいて、第１収容空間４０１が配された側を上方とし、反対側を下方とする。
【００１８】
本例の電力変換装置１は、例えば、ハイブリッド自動車等において、直流電源から、三相交流モータ（図示略）に通電する駆動電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を生成するための装置である。
図１及び図２に示すごとく、電力変換装置１は、半導体モジュール２１を備えた半導体ユニット２と、半導体ユニット２と共に電力変換回路を構成する補助電子部品としてのリアクトル６１、平滑コンデンサ６２、フィルタコンデンサ６３及び電流センサ６４と、半導体ユニット２及び補助電子部品と接続された制御回路基板３と、これらを収容するケース４とを有している。
【００１９】
図１及び図２に示すごとく、半導体ユニット２は、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却器２２とを備えている。
半導体モジュール２１は、スイッチング素子を有する本体部２１１と、本体部２１１から上方に向かって延びる複数の制御端子２１２と、本体部２１１から下方に向かって延びる複数の主電極端子２１３とを有している。
【００２０】
半導体ユニット２を構成する半導体モジュール２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。本例の半導体モジュール２１における本体部２１１は、平板状をなしており、２つのスイッチング素子を樹脂モールドして形成されている。
本体部２１１から上方に延びるよう形成された制御端子２１２は、制御回路基板３と接続されており、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。
本体部２１１から下方に延びるよう形成された主電極端子２１３は、図示しないバスバーと接続されている。
【００２１】
図１及び図２に示すごとく、冷却器２２は、半導体モジュール２１と熱交換をする熱交換部２２１と、熱交換部２２１へ冷媒を循環させるための冷媒導入管２２１及び冷媒排出管２２２を有している。本例において、熱交換部２２１は、アルミニウム等の金属によって形成された複数の冷却管２２４によって構成されており、内部に冷媒を流通する冷媒流路を有している。複数の熱交換部２２１は、半導体モジュール２１を両面から挟持するように配されており、隣り合う熱交換部２２１は、前後方向Ｘの両端部付近において連結管２２３によって、互いに連結されている。そして、熱交換部２２１と半導体モジュール２１とが交互に積層されることによって、半導体ユニット２が形成されている。半導体ユニット２は、板バネからなる付勢部材５によって、前方に配された壁部４２に押圧して固定されている。
【００２２】
冷媒導入管２２１及び冷媒排出管２２２は、半導体ユニット２の前端部に配された熱交換部２２１の前面から、前方に向かって突出すると共に、ケース４の壁部４２に形成された配管挿通孔４２１にそれぞれ挿通するように設けられている。
【００２３】
冷却器２２において、冷媒導入管２２１から導入された冷媒は、適宜連結管２２３を通り、各熱交換部２２１に分配されると共にその長手方向（前後方向Ｘ）に流通する。そして、各熱交換部２２１を流れる間に、冷媒は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管２２３を通り、冷媒排出管２２２に導かれ排出される。冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
【００２４】
本例において、補助電子部品としては、リアクトル６１、平滑コンデンサ６２、フィルタコンデンサ６３及び電流センサ６４がある。平滑コンデンサ６２、フィルタコンデンサ６３及び電流センサ６４は、上方に立設すると共に制御回路基板３と接続された接続端子６５をそれぞれ備えている。
【００２５】
図１及び図２に示すごとく、ケース４は、上方及び下方に開口したケース本体４１と、ケース本体４１の上端部を覆うように配されるケース蓋体４７と、ケース本体４１の下端部を覆うように配されるケース底部４８とを有している。
【００２６】
ケース本体４１は、半導体ユニット２、制御回路基板３及び補助電子部品を囲うように形成された壁部４２と、制御回路基板３の外周側を固定する外周固定部４５と、壁部４２の内側の空間を法線方向Ｚに並ぶ第１収容空間４０１と第２収容空間４０２とに分割する仕切り部４３とを有している。
壁部４２は、半導体ユニット２、制御回路基板３及び補助電子部品に対して、制御回路基板３の法線方向Ｚと直交した方向に配された４つの壁面からなる四角筒状をなしている。
【００２７】
仕切り部４３は、壁部４２の内周に形成された空間に、制御回路基板３と平行となるように形成されており、法線方向Ｚにおいて、上方に配された第１収容空間４０１と、下方に配された第２収容空間４０２とを形成している。本例においては、第１収容空間４０１に制御回路基板３が収容され、第２収容空間４０２に半導体ユニット２及び補助電子部品が配されている。尚、第２収容空間４０２において、前方側の横方向Ｙにおける略中央位置に半導体ユニット２が配されており、半導体ユニット２の後方側に並んでリアクトル６１が配されている。また、横方向Ｙにおいて、平滑コンデンサ６２と電流センサ６４とが、半導体ユニット２及びリアクトル６１を挟むように配されており、電流センサ６４とリアクトル６１のさらに後方側の位置にフィルタコンデンサ６３が配されている。
【００２８】
仕切り部４３には、半導体ユニット２の上方に形成され制御端子２１２を挿通するユニット側連通孔４３１と、平滑コンデンサ６２、フィルタコンデンサ６３及び電流センサ６４の上方に形成され接続端子６５をそれぞれ挿通する部品側連通孔４３２とが貫通形成されている。尚、フィルタコンデンサ６３の上方には、部品側連通孔４３２が２つ形成されている。
また、仕切り部４３の上面には、制御回路基板３を固定するための複数の外周固定部４５及び内側固定ボス４４と、内側固定ボス４４と壁部４２とを繋ぐように形成された第１リブ４６１〜第４リブ４６４とが形成されている。
【００２９】
複数の外周固定部４５は、壁部４２の内周面に沿うように配されおり、上方に向かって突出して形成されている。外周固定部４５は、上端面に開口したネジ穴を有しており、ネジ穴に固定ネジを螺合することで、制御回路基板３を固定可能に構成されている。
【００３０】
内側固定ボス４４は、仕切り部４３におけるユニット側連通孔４３１の後方に隣接した位置でかつ、横方向Ｙの略中央位置において、上方に向かって立設している。内側固定ボス４４は、上端面に開口したネジ穴を有しており、ネジ穴に固定ネジを螺合することで、制御回路基板３を固定可能に構成されている。尚、本例においては、内側固定ボス４４を１つとしたがこれに限るものではなく、複数の内側固定ボス４４を設けてもよい。
【００３１】
第１リブ４６１〜第４リブ４６４は、仕切り部４３の上面において、内側固定ボス４４と壁部４２の内周面とを結ぶ直線に沿うように形成されている。尚、本例においては、第１リブ４６１〜第４リブ４６４の４つのリブを形成したがこれに限るものではなく、リブの数は適宜変更することができる。
【００３２】
第１リブ４６１は、内側固定ボス４４から前後方向Ｘに沿って、後方側に配された壁部４２の内周面と繋ぐと共に、リアクトル６１及びフィルタコンデンサ６３の上方を通るように形成されている。尚、第１リブ４６１は、フィルタコンデンサ６３と対向して形成された部品側連通孔４３２において部分的に分断されている。
第２リブ４６２は、内側固定ボス４４と、横方向Ｙにおける平滑コンデンサ６２が配された側でかつ後方側に配された壁部４２の角とを繋ぐと共に、リアクトル６１と平滑コンデンサ６２の上方を通るように形成されている。
【００３３】
第３リブ４６３は、電流センサ６４上に配された部品側連通孔４３２とフィルタコンデンサ６３上に配された部品側連通孔４３２との間を通じて、横方向Ｙにおける電流センサ６４が配された側の壁部４２と、内側固定ボス４４とを繋ぐように形成されている。また、第３リブ４６３は、リアクトル６１及び電流センサ６４の上方を通るように形成されている。
第４リブ４６４は、内側固定ボス４４と、横方向Ｙにおける平滑コンデンサ６２が配された側に配された壁部４２とを繋ぐように形成されている。第４リブ４６４は、ユニット側連通孔４３１によって部分的に分断されている。
【００３４】
次に、本例の作用効果について説明する。
電力変換装置１において、仕切り部４３は、内側固定ボス４４と壁部４２とを繋ぐように形成された第１リブ４６１〜第４リブ４６４を備えている。そのため、制御回路基板３の振動を抑制し、安定して保持することができる。
【００３５】
すなわち、仕切り部４３に第１リブ４６１〜第４リブ４６４を形成することにより、仕切り部４３における断面二次モーメントを効果的に増大することができる。したがって、仕切り部４３における剛性を向上し、仕切り部４３の振動を効果的に抑制することができる。
【００３６】
そして、第１リブ４６１〜第４リブ４６４は、内側固定ボス４４と壁部４２とを繋ぐように形成されているため、内側固定ボス４４が配された部位における振動を、特に効果的に抑制することができる。したがって、外周固定部４５に加え、内側固定ボス４４に制御回路基板３を固定することにより、制御回路基板３における振動の発生をより効果的に抑制することができる。
【００３７】
電力変換装置１において、法線方向Ｚから見たとき、第１リブ４６１〜第４リブ４６４は、内側固定ボス４４から壁部４２に向かって延びる直線に沿うように形成されている。そのため、リブによる剛性向上効果を増大し、内側固定ボス４４が形成された部位の振動をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、半導体ユニット２は、半導体モジュール２１を冷却するための冷却器２２を備えており、冷却器２２と仕切り部４３とは熱的に接触している。そのため、仕切り部４３を冷却器２２によって冷却することができる。これにより、仕切り部４３によって、電力変換装置１の内部を冷却することができる。
【００３９】
また、第２収容空間４０２には、半導体ユニット２と共に電力変換回路を構成する補助電子部品が配されており、法線方向Ｚから見たとき、第１リブ４６１〜第４リブ４６４の少なくとも一部は、補助電子部品と重なるように形成されている。そのため、仕切り部４３のリブを設けた部位における断面積を増大させることができる。したがって、リブを設けた部位における熱伝導性能を向上し、補助電子部品を効果的に冷却することができる。
【００４０】
以上のごとく、本例の電力変換装置１によれば、制御回路基板３の振動を効果的に抑制し、安定して固定することができる。
【００４１】
尚、実施例１に示したリブ及び内側固定ボスの位置、数、形状は、一例を示すものであり、必要に応じて適宜変更することができる
【符号の説明】
【００４２】
１  電力変換装置
２  半導体モジュール
２１  半導体ユニット
２１２  制御端子
２２  冷却器
３  制御回路基板
４  ケース
４０２  第２収容空間
４２  壁部
４３  仕切り部
４４  内側固定ボス
４５  外周固定部
４６１、４６２、４６３、４６４  リブ
６１、６２、６３、６４  補助電子部品
【図１】
2015070682.tif 000003
【図２】
2015070682.tif 000004