(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）を冷却する冷却器（３）とを積層してなる積層体（２）と、
前記積層体（２）を収容する収容体（４）とを備えた電力変換装置（１）であって、
前記積層体（２）の積層方向の一方の端部には、前記積層体（２）を積層方向に加圧する加圧部材（５）が配置されており、
前記加圧部材（５）は、前記積層体（２）の積層方向の一方の端部と当接する第１当接部（５１）と、前記加圧部材（５）を前記収容体（４）に固定する固定部（５２）とを備え、
前記積層体（２）の積層方向における一方の端部を基準として、前記積層体（２）が存在する方向を他方の端部方向、前記積層体（２）が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、
前記固定部（５２）は前記第１当接部（５１）よりも他方の端部方向に配置され、
前記加圧部材（５）は、前記固定部（５２）に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、前記第１当接部（５１）により前記積層体（２）を他方の端部方向に押圧し、
前記収容体（４）は、前記積層体（２）を前記収容体（４）に収容した際に、前記積層体（２）の積層方向に位置する一対の対向壁部（４１）と、前記対向壁部（４１）の端部に形成され、前記積層体（２）の積層方向と直交する方向に位置する一対の側壁部（４２）とを備え、
前記側壁部（４２）に、前記固定部（５２）を固定する接続部が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】
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）を冷却する冷却器（３）とを積層してなる積層体（２）と、
前記積層体（２）を収容する収容体（４）とを備えた電力変換装置（１）であって、
前記積層体（２）の積層方向の一方の端部には、前記積層体（２）を積層方向に加圧する加圧部材（５）が配置されており、
前記加圧部材（５）は、前記積層体（２）の積層方向の一方の端部と当接する第１当接部（５１）と、前記加圧部材（５）を前記収容体（４）に固定する固定部（５２）とを備え、
前記積層体（２）の積層方向における一方の端部を基準として、前記積層体（２）が存在する方向を他方の端部方向、前記積層体（２）が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、
前記固定部（５２）は前記第１当接部（５１）よりも他方の端部方向に配置され、
前記加圧部材（５）は、前記固定部（５２）に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、前記第１当接部（５１）により前記積層体（２）を他方の端部方向に押圧し、
前記冷却器（３）は、前記積層体（２）に冷却媒体を導入する冷媒導入管（３３）と、前記積層体（２）から冷却媒体を排出する冷媒排出管（３４）とを備え、
前記冷媒導入管（３３）及び前記冷媒排出管（３４）は、前記積層体（２）の積層方向の一方の端部に配置され、
前記第１当接部（５１）は、前記冷媒導入管（３３）と前記冷媒排出管（３４）との間に配置されること、
を特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項３】
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）を冷却する冷却器（３）とを積層してなる積層体（２）と、
前記積層体（２）を収容する収容体（４）とを備えた電力変換装置（１）であって、
前記積層体（２）の積層方向の一方の端部には、前記積層体（２）を積層方向に加圧する加圧部材（５）が配置されており、
前記加圧部材（５）は、前記積層体（２）の積層方向の一方の端部と当接する第１当接部（５１）と、前記加圧部材（５）を前記収容体（４）に固定する固定部（５２）とを備え、
前記積層体（２）の積層方向における一方の端部を基準として、前記積層体（２）が存在する方向を他方の端部方向、前記積層体（２）が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、
前記固定部（５２）は前記第１当接部（５１）よりも他方の端部方向に配置され、
前記加圧部材（５）は、前記固定部（５２）に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、前記第１当接部（５１）により前記積層体（２）を他方の端部方向に押圧し、
前記加圧部材（５）は線状の弾性部材により形成され、
前記固定部（５２）は前記加圧部材（５）の両端に形成され、前記第１当接部（５１）は前記加圧部材（５）の中央部に形成され、第２当接部（５３）は前記第１当接部（５１）と前記固定部（５２）との間に形成され、
前記積層体（２）の面積の最も大きい対向する２つの面を主面としたときに、
前記第２当接部（５３）は、前記積層体（２）の主面と当接していること、
を特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項４】
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）と、前記半導体モジュール（１６Ａ、１６Ｂ）を冷却する冷却器（３）とを積層してなる積層体（２）と、
前記積層体（２）を収容する収容体（４）とを備えた電力変換装置（１）であって、
前記積層体（２）の積層方向の一方の端部には、前記積層体（２）を積層方向に加圧する加圧部材（５）が配置されており、
前記加圧部材（５）は、前記積層体（２）の積層方向の一方の端部と当接する第１当接部（５１）と、前記加圧部材（５）を前記収容体（４）に固定する固定部（５２）とを備え、
前記積層体（２）の積層方向における一方の端部を基準として、前記積層体（２）が存在する方向を他方の端部方向、前記積層体（２）が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、
前記固定部（５２）は前記第１当接部（５１）よりも他方の端部方向に配置され、
前記加圧部材（５）は、前記固定部（５２）に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、前記第１当接部（５１）により前記積層体（２）を他方の端部方向に押圧し、
前記第１当接部（５１）は、前記第１当接部（５１）が当接する前記積層体（２）の端部に沿う折り返し形状を備え、
前記積層体（２）の面積の最も大きい対向する２つの面を主面とし、前記加圧部材（５）が配置された積層体（２）の積層方向の一方の端部であって、前記積層体（２）の主面の法線方向における一方の端部を積層体（２）の短手方向の一方の端部、前記加圧部材（５）が配置された積層体（２）の積層方向の一方の端部であって、前記積層体（２）の主面の法線方向における他方の端部を積層体（２）の短手方向の他方の端部としたときに、
前記第１当接部（５１）は、前記積層体（２）の短手方向の一方の端部に沿って配置される第１沿線部（５１１）と、
前記第１沿線部（５１１）と接続し、前記積層体（２）の短手方向の一方の端部から、前記積層体（２）の短手方向の他方の端部方向に向かって配置される第１接続線部（５１４）と、
前記第１接続線部（５１４）と接続し、前記積層体（２）の短手方向の他方の端部に沿って配置される中央沿線部（５１３）と、
前記中央沿線部（５１３）と接続し、前記積層体（２）の短手方向の他方の端部から、前記積層体（２）の短手方向の一方の端部方向に向かって配置される第２接続線部（５１５）と、
前記第２接続線部（５１５）と接続し、前記積層体（２）の短手方向の一方の端部に沿って配置される第２沿線部（５１２）とを備えること、
を特徴とする電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器とを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と電気モータの両方を駆動源として有するハイブリッド車両や、電気モータを駆動源として備えた電気自動車等には、電池から供給される直流電流と電気モータへ出力する交流電流との間で双方向変換する電力変換装置が備えられている。上記電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されているように、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器とを交互に積層してなる積層体の積層方向の一方の端部にばね部材を備える加圧部材が配されているものがある。そして、加圧部材の反積層体側に配されたピン状の固定部材が加圧部材を固定している。これにより、加圧部材のばね部材が積層体を積層方向に加圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような半導体モジュールと冷却器とを交互に積層してなる積層体を備える電力変換装置は、矩形状の冷却プレートに半導体モジュールを平面状に配置する構造を備えた電力変換装置と比較して、積層体の積層方向の全長が大型化するという傾向がある。また、特許文献１に記載の電力変換装置の場合、積層体の積層方向の端部に積層体を加圧する加圧部材と加圧部材を固定する固定部材を配置する必要があり、電力変換装置の積層方向の全長が更に大型化するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールと冷却器とを備える積層体の積層方向の全長を小型化することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却する冷却器とを積層してなる積層体と、前記積層体を収容する収容体とを備えた電力変換装置であって、前記積層体の積層方向の一方の端部には、前記積層体を積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、前記加圧部材は、前記積層体の積層方向の一方の端部と当接する第１当接部と、前記加圧部材を前記収容体に固定する固定部とを備え、前記積層体の積層方向における一方の端部を基準として、前記積層体が存在する方向を他方の端部方向、前記積層体が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、前記固定部は前記第１当接部よりも他方の端部方向に配置され、前記加圧部材は、前記固定部に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、前記第１当接部により前記積層体を他方の端部方向に押圧し、前記収容体は、前記積層体を前記収容体に収容した際に、前記積層体の積層方向に位置する一対の対向壁部と、前記対向壁部の端部に形成され、前記積層体の積層方向と直交する方向に位置する一対の側壁部とを備え、前記側壁部に、前記固定部を固定する接続部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成すれば、固定部は第１当接部の配置位置よりも他方の端部方向に配置される。これにより、加圧部材は固定部に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、第１当接部により積層体を他方の端部方向に押圧することができる。そのため、第１当接部の配置位置から見て積層体が存在しない一方の端部方向に、加圧部材を収容体に固定する固定部材を配置する必要がない。よって、本発明によれば、半導体モジュールと冷却器とからなる積層体の積層方向における一方の端部を基準として、積層体が存在しない一方の端部方向に、積層体を加圧する加圧部材を収容体に固定する固定部材を配置する構成と比較して、積層体の積層方向の全長を小型化することができる。
【０００８】
また、前記収容体は、前記積層体を前記収容体に収容した際に、前記積層体の積層方向に位置する一対の対向壁部と、前記対向壁部の端部に形成され、前記積層体の積層方向と直交する方向に位置する一対の側壁部とを備え、前記側壁部に、前記固定部を固定する接続部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成すれば、積層体の積層方向と直交する方向に位置する側壁部に形成された接続部に、加圧部材の固定部が固定される。そのため、第１当接部の配置位置から見て積層体が存在しない一方の端部方向に、加圧部材を収容体に固定する固定部材を配置する必要がない。よって、本発明によれば、半導体モジュールと冷却器とからなる積層体の積層方向における一方の端部を基準として、積層体が存在しない一方の端部方向に、積層体を加圧する加圧部材を収容体に固定する固定部材を配置する構成と比較して、積層体の積層方向の全長を小型化することができる。
【００１０】
また、前記冷却器は、前記積層体に冷却媒体を導入する冷媒導入管と、前記積層体から冷却媒体を排出する冷媒排出管とを備え、前記冷媒導入管及び前記冷媒排出管は、前記積層体の積層方向の一方の端部に配置され、前記第１当接部は、前記冷媒導入管と前記冷媒排出管との間に配置されることを特徴とする。
【００１１】
このように構成すれば、加圧部材の第１当接部は、積層体の積層方向の一方の端部に配置された冷媒導入管と冷媒排出管との間に配置される。よって、本発明によれば、加圧部材の第１当接部を、冷媒導入管及び冷媒排出管が配置される積層体の積層方向の一方の端部と異なる他方の端部に配置する構成と比較して、積層体の積層方向の全長を小型化することができる。
【００１２】
また、前記加圧部材は線状の弾性部材により形成され、前記固定部は前記加圧部材の両端に形成され、前記第１当接部は前記加圧部材の中央部に形成され、第２当接部は前記第１当接部と前記固定部との間に形成され、前記積層体の面積の最も大きい対向する２つの面を主面としたときに、前記第２当接部は、前記積層体の主面と当接していることを特徴とする。
【００１３】
このように構成すれば、加圧部材は線状の弾性部材により形成され、固定部と第１当接部との間に積層体の主面と当接する第２当接部を備える。よって、本発明によれば、加圧部材が積層体の主面と当接する部位を有さない構成と比較して、積層体の主面方向に対する耐震性能を向上させることができる。
【００１４】
また、前記第１当接部は、前記第１当接部が当接する前記積層体の端部に沿う折り返し形状を備えていることを特徴とする。また、前記積層体の面積の最も大きい対向する２つの面を主面とし、前記加圧部材が配置された積層体の積層方向の一方の端部であって、前記積層体の主面の法線方向における一方の端部を積層体の短手方向の一方の端部、前記加圧部材が配置された積層体の積層方向の一方の端部であって、前記積層体の主面の法線方向における他方の端部を積層体の短手方向の他方の端部としたときに、前記第１当接部は、前記積層体の短手方向の一方の端部に沿って配置される第１沿線部と、前記第１沿線部と接続し、前記積層体の短手方向の一方の端部から、前記積層体の短手方向の他方の端部方向に向かって配置される第１接続線部と、前記第１接続線部と接続し、前記積層体の短手方向の他方の端部に沿って配置される中央沿線部と、前記中央沿線部と接続し、前記積層体の短手方向の他方の端部から、前記積層体の短手方向の一方の端部方向に向かって配置される第２接続線部と、前記第２接続線部と接続し、前記積層体の短手方向の一方の端部に沿って配置される第２沿線部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このように構成すれば、第１当接部は第１当接部が当接する積層体の端部に沿う折り返し形状を備える。よって、本発明によれば、第１当接部が折り返し形状を備えない構成と比較して、第１当接部と積層体の端部との接触面積を大きくすることができるため、積層体の端部に掛かる加圧部材の荷重を分散することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施例における電力変換装置を示す回路図。
【図２】電力変換装置の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】他の実施例における図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】他の実施例における電力変換装置の平面図。
【図６】他の実施例における電力変換装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、図１以降の説明において同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図１は、電力変換装置１の回路図を示す図である。図１に示す電力変換装置１は、昇圧コンバータ部（ＤＣ−ＤＣコンバータ）１０とインバータ部１１とを有する自動車用インバータである。電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータ１２に通電する駆動電流の生成に用いられる。
【００１９】
昇圧コンバータ部１０は外部電源１３に接続され、昇圧コンバータ部１０と外部電源１３との間には、フィルタコンデンサ１４が接続されている。フィルタコンデンサ１４は、直流の外部電源１３から昇圧コンバータ部１０に入力される電源電流に含まれるリップル電流を吸収して、電源電流を安定化する。
【００２０】
昇圧コンバータ部１０は、リアクトルコイル部１５とＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子１６１Ａ（半導体素子）及びダイオード１６２Ａを内蔵した２個の半導体モジュール１６Ａとを備え、入力電圧を昇圧する。リアクトルコイル部１５は、外部電源１３側に接続されている。昇圧コンバータ部１０のＩＧＢＴ素子１６１Ａはリアクトルコイル部１５の交流モータ１２側に接続され、各ＩＧＢＴ素子１６１Ａにダイオード１６２Ａが一対として接続されている。ＩＧＢＴ素子１６１Ａは、制御部（不図示）による制御によりスイッチング動作を行う。
【００２１】
また、昇圧コンバータ部１０のＩＧＢＴ素子１６１Ａとインバータ部１１との間には、平滑コンデンサ１７が接続されている。平滑コンデンサ１７は、断続電流となる昇圧コンバータ部１０の出力電流を平滑化して、安定した直流電流をインバータ部１１に入力させる。
【００２２】
インバータ部１１は、ＩＧＢＴ素子１６１Ｂ（半導体素子）及びダイオード１６２Ｂを内蔵した６個の半導体モジュール１６Ｂとスナバコンデンサ１８とを備えている。インバータ部１１のＩＧＢＴ素子１６１Ｂは平滑コンデンサ１７に接続され、各ＩＧＢＴ素子１６１Ｂにダイオード１６２Ｂが一対となって接続されている。ＩＧＢＴ素子１６１Ｂは制御部（不図示）による制御によりスイッチング動作を行う。スナバコンデンサ１８は、ＩＧＢＴ素子１６１Ｂに接続され、ＩＧＢＴ素子１６１Ｂの動作時に発生する電圧サージを抑制して、過電圧によるＩＧＢＴ素子１６１Ｂの破損を防止している。
【００２３】
また、インバータ部１１には、三相の交流モータ１２が接続されており、インバータ部１１によって生成された駆動電流を交流モータ１２に供給する。
【００２４】
図２は、電力変換装置１の平面図を示している。図３は、図２のＡ−Ａ断面図を示している。
【００２５】
電力変換装置１は、図２に示すように、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂ、冷却器３、及び収容体４を備えている。冷却器３は、冷却管３１、連通管３２、冷媒導入管３３、及び冷媒排出管３４を備えている。
【００２６】
半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂは、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂを制御する制御回路（不図示）と接続する信号端子１６３と、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂに対して電力を入出力させる主電極端子１６４とを備えている。半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂに対して信号端子１６３と主電極端子１６４は１８０度異なる方向に突出して形成されている。半導体モジュール１６Ａは、半導体素子であるＩＧＢＴ素子１６１Ａ及びダイオード１６２Ａを内蔵している。同様に、半導体モジュール１６Ｂは、半導体素子であるＩＧＢＴ素子１６１Ｂ及びダイオード１６２Ｂを内蔵している。そして、ＩＧＢＴ素子１６１Ａ、１６１Ｂ及びダイオード１６２Ａ、１６２Ｂは全体がモールドされている。そのため、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂは２個の素子を１個のパッケージに収めた、いわゆる１ｉｎ１型である。
【００２７】
冷却管３１は半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂを両面から挟持するように配置されている。実施例１においては、隣接する冷却管３１間に２個の半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂが挟持されている。そして、全体的には、冷却管３１と半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂを交互に配置してなる積層体２を構成している。これにより、全ての半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂは、その両面を冷却管３１により挟持された状態となる。そのため、積層体２の積層方向の両端に配置される冷却管３１は片側にのみ半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂが密着配置される放熱面３５を備え、両端以外に配置される冷却管３１は両側に放熱面３５を備えている。また、積層体２の積層方向に隣り合う複数の冷却管３１は、その長手方向の両端部にそれぞれ設けた冷媒導入口（不図示）及び冷媒排出口（不図示）を互いに連通管３２によって連通されている。積層体２の積層方向の一方の端部に配置される冷却管３１には、積層体２に冷却媒体を導入する冷媒導入管３３と積層体２から冷却媒体を排出する冷媒排出管３４とが配置されている。
【００２８】
このように構成することにより、冷媒導入管３３から導入された冷却媒体は、各冷却管３１に分配される。冷却媒体は各冷却管３１における冷媒導入口（不図示）から導入され、各冷却管３１の冷媒排出口（不図示）方向へ流通する。このとき、冷却媒体は、各冷却管３１の放熱面３５に密着配置された半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂとの間で熱交換を行う。熱交換を行った後の冷却媒体は、各冷却管３１の冷媒排出口（不図示）から連通管３２を介して冷媒排出管３４に達し、積層体２の外に排出される。
【００２９】
冷却媒体としては、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を用いることができる。
【００３０】
収容体４は、全体として四角形状の外形を備えている。収容体４は、積層体２を収容体４内に収容した際に積層体２の積層方向に位置する一対の対向壁部４１と、対向壁部４１の端部に形成され積層体２の積層方向と直交する方向に位置する一対の側壁部４２とを備えている。また、収容体４は、対向壁部４１と側壁部４２の端部であって、積層体２の主面と対向する位置に開放部を備えている。ここで、積層体２の主面とは、面積の最も大きい対向する２つの面をいう。また、収容体４の一方の対向壁部４１には、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が載置される載置部４３が２箇所形成されている。そして、収容体４内に積層体２を収容した際、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４がそれぞれ載置部４３に載置され、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されていない積層体２の積層方向の端部は、対向する対向壁部４１と当接している。また、収容体４は、熱伝導率が高いアルミニウムによって形成されている。
【００３１】
次に、本実施例の要部について説明する。
【００３２】
図２、図３に示すように、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂと冷却管３１とを備える積層体２の積層方向の一方の端部には、積層体２を積層方向に加圧する加圧部材５が配置されている。実施例１における加圧部材５は、線状のばね部材により形成されている。加圧部材５は、加圧部材５の中央部に形成される第１当接部５１と、加圧部材５の両端に形成される固定部５２と、固定部５２と第１当接部５１との間に形成される第２当接部５３とを備えている。また、第１当接部５１と第２当接部５３とは折曲部５４を介して接続されている。第２当接部５３と固定部５２とは屈曲部５５を介して接続されている。
【００３３】
実施例１において、収容体４の各側壁部４２には、収容体４の外側方向に突出するボス４４がそれぞれ１箇所ずつ形成されている。具体的には、ボス４４は円柱形状を備え、円柱形状の曲面を備える側面部が収容体４の側壁部４２と接合するように形成されている。ボス４４は、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されている積層体２の端部から他方の端部方向に対して３番目の半導体モジュール１６Ｂに隣接する各側壁部４２に形成されている。つまり、収容体４の各側壁部４２に形成されたボス４４は、積層体２の積層方向と直交し、かつ積層体２の主面の法線方向と直交する方向に並んで配置されている。各ボス４４には、積層体２の一方の主面から他方の主面方向に対して挿通穴４４１が形成され、後述する加圧部材５の固定部５２が挿通されている。実施例１においては、ボス４４が請求項１に記載の接続部に相当する。
【００３４】
実施例１における第１当接部５１は、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されている積層体２の積層方向の端部の冷却管３１に当接し、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との間に位置するように配置されている。第１当接部５１は、積層体２の主面の法線方向における冷却管３１の短手方向の一方の端部（以下、短手方向の一方の端部と称す）に沿って配置される第１沿線部５１１及び第２沿線部５１２と、積層体２の主面の法線方向における冷却管３１の短手方向の他方の端部（以下、短手方向の他方の端部と称す）に沿って配置される中央沿線部５１３と、第１沿線部５１１と中央沿線部５１３とを接続する第１接続線部５１４と、第２沿線部５１２と中央沿線部５１３とを接続する第２接続線部５１５とを備えている。また、第１沿線部５１１と第１接続線部５１４とは第１直角部５１６を介して接続されている。第１接続線部５１４と中央沿線部５１３とは第２直角部５１７を介して接続されている。中央沿線部５１３と第２接続線部５１５とは第３直角部５１８を介して接続されている。第２接続線部５１５と第２沿線部５１２とは第４直角部５１９を介して接続されている。
【００３５】
図３に示すように、第１沿線部５１１は、冷媒導入管３３から冷媒排出管３４方向に向かって冷却管３１の短手方向の一方の端部に沿って配置されている。第１直角部５１６において、冷却管３１の短手方向の一方の端部から冷却管３１の短手方向の他方の端部方向に向かって直角に折れ曲がっている。第１直角部５１６を介して第１沿線部５１１と接続している第１接続線部５１４は、冷却管３１の短手方向の一方の端部から他方の端部方向に向かって冷却管３１に沿って配置されている。第２直角部５１７において、積層体２の積層方向と直交し、かつ積層体２の主面方向と直交する方向に対して直角に折れ曲がっている。第２直角部５１７を介して第１接続線部５１４と接続している中央沿線部５１３は、冷媒導入管３３から冷媒排出管３４方向に向かって冷却管３１の短手方向の他方の端部に沿って配置されている。第３直角部５１８において、冷却管３１の短手方向の他方の端部から冷却管３１の短手方向の一方の端部方向に向かって直角に折れ曲がっている。第３直角部５１８を介して中央沿線部５１３と接続している第２接続線部５１５は、冷却管３１の短手方向の他方の端部から一方の端部方向に向かって冷却管３１に沿って配置されている。第４直角部５１９において、積層体２の積層方向と直交し、かつ積層体２の主面方向と直交する方向に対して直角に折れ曲がっている。第４直角部５１９を介して第２接続線部５１５と接続している第２沿線部５１２は、冷媒導入管３３から冷媒排出管３４方向に向かって冷却管３１の短手方向の一方の端部に沿って配置されている。そのため、第１当接部５１は、積層体２の主面の法線方向における冷却管３１の短手方向の両端部に沿って配置されている。また、図３に示すように、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との略中間位置において、コ字状の折り返し形状を備えている。
【００３６】
第２当接部５３は、積層体２の一方の主面上であって、第１当接部５１の両端の屈曲部５４から近接する側壁部４２に形成されたボス４４までそれぞれ配置されている。そのため、第２当接部５３は、積層体２の積層方向と交差するように配置されている。実施例１においては、図２に示すように積層体２の主面方向から見た場合、屈曲部５４から近接する側壁部４２に形成されたボス４４までの半直線（第２当接部５３に相当）を一方の角の辺とし、屈曲部５４から第１当接部５１の両端を延長した仮想線を他方の角の辺とした場合、２つの角の辺がなす角度が鋭角となるように第２当接部５３が配置されている。また、第２当接部５３は、積層体２の一方の主面上を通過する際、積層体２の主面の法線方向に突出している冷却管３１と当接するように配置されている。実施例１においては、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されている積層体２の積層方向の端部の冷却管３１及び端部の冷却管３１に隣接する冷却管３１の２箇所と第２当接部５３は当接している。
【００３７】
第２当接部５３と固定部５２とを接続している屈曲部５５は、第２当接部５３が配置されている側の積層体２の主面から他方の主面方向に対して折り曲げて形成されている。積層体２の主面の法線方向を向いている各固定部５２が、各ボス４４の挿通穴４４１に挿通され固定されている。
【００３８】
これにより、積層体２の積層方向における一方の端部を基準として、積層体２が存在する方向を他方の端部方向、積層体２が存在しない方向を一方の端部方向としたときに、固定部５２は、第１当接部５１よりも他方の端部方向に配置される。そのため、加圧部材５は、固定部５２に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、第１当接部５１により積層体２を他方の端部方向に押圧している。
【００３９】
次に、実施例１の作用効果について説明する。
【００４０】
実施例１における、加圧部材５の第１当接部５１は、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されている積層体２の積層方向の端部の冷却管３１に当接し、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との間に位置するように配置されている。また、加圧部材５の固定部５２は、連通管３２と隣接する側壁部４２に形成されたボス４４の挿通穴４４１に挿通され固定されている。そのため、実施例１によれば、加圧部材５は固定部５２に一方の端部方向への引っ張り荷重が加わった状態で、第１当接部５１により積層体２を他方の端部方向に押圧することができる。よって、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂと冷却器３とを備える積層体２の積層方向における一方の端部を基準として、積層体２が存在しない一方の端部方向に、積層体２を加圧する加圧部材５を収容体４に固定する固定部材を配置する構成と比較して、積層体２の積層方向の全長を小型化することができる。
【００４１】
また、加圧部材５は線状の弾性部材により形成され、固定部５２と第１当接部５１との間に積層体２の一方の主面側から冷却管３１と当接する第２当接部５３が形成されている。よって、加圧部材５が積層体２の主面側と当接する部位を有さない構成と比較して、積層体２の主面方向に対する耐震性能を向上させることができる。
【００４２】
また、第１当接部５１は、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との略中間位置において、冷却管３１の短手方向の一方の端部から他方の端部に沿うように直角に折れ曲がり、また、他方の端部から一方の端部へ沿うように直角に折れ曲がるコ字状の折り返し形状を備えている。よって、当接部５１が折り返し形状を備えない構成と比較して、第１当接部５１と積層体２の端部との接触面積を大きくすることができるため、積層体２の端部に掛かる加圧部材５の荷重を分散することができる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることはなく、本発明の技術的範囲に存在する限り、以下のように変形させてもよい。
【００４４】
・上記実施例において、収容体４はアルミニウムによって形成されているが、鉄、銅等、熱伝導率が高い部材から形成してもよい。
【００４５】
・上記実施例において、加圧部材５は線状の弾性部材により構成されているが、平板状や多角形状の弾性部材を用いてもよい。
【００４６】
・上記実施例において、ボス４４は冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されている積層体２の端部から他方の端部方向に対して３番目の半導体モジュール１６Ｂに隣接する側壁部４２に形成されているが、積層体２の積層方向と直交し、かつ積層体２の主面の法線方向と直交する方向に位置する側壁部４２であればどの位置に形成してもよい。
【００４７】
・上記実施例において、半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂは１ｉｎ１型であったが、２個のスイッチング素子を１個のパッケージに収めた２ｉｎ１型、３個のスイッチング素子を１個のパッケージに収めた３ｉｎ１型、６個のスイッチング素子を１個のパッケージに収めた６ｉｎ１型であってもよい。
【００４８】
・上記実施例において、収容体４の外側方向に突出するようにボス４４を形成しているが、収容体４の内側方向に突出するようにボス４４を形成してもよい。
【００４９】
・上記実施例において、ボス４４には挿通穴４４１が形成されているが、積層体２の一方の主面から他方の主面方向に対して貫通する挿通孔を形成してもよい。そして、固定部５２をボス４４の挿通孔に挿通した後、固定部５２の反第２当接部５３側の端部をろう付け接合することにより、固定部５２をボス４４の挿通穴４４１に固定してもよい。また、接着剤による接着、ネジ止め、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、レーザ溶接又は電子ビーム溶接、或いは固定部５２とボス４４に形成した嵌合手段による嵌合等によって接合してもよい。
【００５０】
・上記実施例において、第１当接部５１は、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との略中間位置において、冷却管３１の短手方向の一方の端部から他方の端部に沿うように直角に折れ曲がり、また、他方の端部から一方の端部へ沿うように直角に折れ曲がる折り返し形状を備えているが、鋭角又は鈍角に折り曲げてもよい。
【００５１】
・上記実施例において、第１当接部５１は１箇所折り返し形状を備えているが、折り返し形状を複数形成してもよい。また、第１当接部５１が折り返し形状を備えず、冷媒導入管３３から冷媒排出管３４まで冷却管３１の短手方向の一方の端部に沿って配置してもよい。また、冷媒導入管３３から冷媒排出管３４まで冷却管３１の短手方向の一方の端部と他方の端部との間に沿って配置してもよい。
【００５２】
・上記実施例において、加圧部材５の当接部５１は積層体２の積層方向の端部の冷却管３１に沿うように折り返し形状を備えているが、図４に示すように、冷媒導入管３３と冷媒排出管３４との略中間位置において、冷却管３１の短手方向の一方の端部から他方の端部まで冷却管３１を覆う板状部材５５を配置し、積層体２を積層方向に加圧してもよい。このように構成することにより、線状の弾性部材を折り曲げる形状と比較して第１当接部５１と積層体２の端部の冷却管３１との接触面積を大きくすることができる。よって、積層体２の端部の冷却管３１に掛かる加圧部材５の荷重を分散することができる。
【００５３】
・上記実施例において、ボス４４は側壁部４２に形成されているが、図５に示すように、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４が配置されていない積層体２の積層方向の端部と対向する対向壁部４１に、収容体４の外側に対して突出するボス４４を形成してもよい。
【００５４】
・上記実施例において、冷媒導入管３３及び冷媒排出管３４は積層体２の積層方向の一方の端部に配置されているが、図６に示すように、冷媒導入管３３を積層体２の積層方向の一方の端部に配置し、冷媒排出管３４を積層体２の積層方向の他方の端部に配置してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  電力変換装置
２  積層体
１６Ａ、１６Ｂ  半導体モジュール
３１  冷却管
３２  連通管
３３  冷媒導入管
３４  冷媒排出管
４  収容体
４１  対向壁部
４２  側壁部
４４  ボス
４４１  挿通穴
５  加圧部材
５１  第１当接部
５１１  第１沿線部
５１２  第２沿線部
５１３  中央沿線部
５１４  第１接続線部
５１５  第２接続線部
５２  固定部
５３  第２当接部
５４  折曲部
５５  屈曲部
【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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