(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子（１２）及び前記スイッチング素子を封止する素子封止材（１４）から形成され一の方向に並ぶよう設けられている複数の半導体モジュール（１１）を有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ（１０）と、
前記半導体モジュールの一の方向の一方側または他方側に当該半導体モジュールに当接しつつ前記半導体モジュールと交互に積層されている複数の冷却フィン（２１）、交互に積層されている複数の前記半導体モジュールと複数の前記冷却フィンとの積層体の前記一の方向の他方側に設けられる冷却プレート（２２）、及び、複数の前記冷却フィン内及び前記冷却プレート内に前記半導体モジュールの温度に比べて低温の流体を流通させる冷却パイプ（２３）を有する冷却部（２０）と、
電源（３）が供給する直流電力を充電可能かつ充電した電力を放電可能なコンデンサ（３１、３２、３３）、前記電源（３）及び複数の前記スイッチング素子と前記コンデンサとを電気的に接続する金属からなるバスバー（３４、３５）、並びに、前記コンデンサ及び前記バスバーの一部を封止するコンデンサ封止材（３６）を有し、前記スイッチング素子にかかる直流電力の電圧を平滑化するコンデンサモジュール（３０）と、
前記一の方向の他方側に形成され前記コンデンサモジュールを前記一の方向に挿入可能な第一挿入口（４３１）、前記第一挿入口に連通し前記コンデンサモジュールを収容可能な第一収容空間（４０１）、前記一の方向の他方側に形成され前記積層体を前記一の方向に挿入可能な第二挿入口（４３２）、前記第二挿入口に連通し前記積層体を収容可能な第二収容空間（４０２）、及び、前記第一収容空間と前記第二収容空間とを連通し前記バスバーの一部が位置する通孔（４５０）を有する収容部材（４０）と、
前記第二収容空間において前記積層体と前記収容部材の前記一の方向の一方側の壁体（４２２）の内壁面（４２４）との間に設けられ前記積層体を付勢する付勢部材（５０）と、
を備え、
前記第一収容空間に収容されている前記コンデンサモジュールは、前記コンデンサモジュールが前記第一挿入口に挿入される方向を前記コンデンサモジュールの軸方向とすると、前記コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面（３０１、３０２、３０５、３０６）及び前記軸方向の挿入側の外壁面（３０３）が前記収容部材によって覆われ、前記コンデンサモジュールの前記軸方向の挿入側とは反対側の外壁面（３０４）が前記第二挿入口を塞ぐよう前記収容部材に当接する前記冷却プレートによって覆われている電力変換装置。
【請求項２】
前記バスバーは、前記コンデンサ封止材から突出するよう形成されている接続端子（３４１、３５１）を有し、
前記通孔は、大きさが前記接続端子を外部に露出可能な程度である請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記収容部材は、前記積層体と前記コンデンサモジュールとの間に設けられ前記一の方向に延びるよう形成されている中間壁（４１）、前記中間壁の一の方向の一方側の端部に設けられ前記一の方向とは異なる方向の一方側に延びるよう形成されている一の側壁（４２１）、前記中間壁の一の方向の一方側の端部に設けられ前記一の方向とは異なる方向の他方側に延びるよう形成されている前記一の方向の一方側の壁体としての他の側壁、前記一の側壁の一方側の端部に接合し前記中間壁及び前記一の側壁とともに前記第一収容空間を形成する第一接合壁（４４）、前記中間壁、前記一の側壁及び前記第一接合壁に接合し前記通孔を形成しつつ前記第一収容空間に収容されている前記コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面としての一の外壁面（３０１）を覆う第一蓋部（４５）、前記中間壁、前記一の側壁及び前記第一接合壁に接合し前記第一収容空間に収容されている前記コンデンサモジュールの前記一の外壁面とは反対側の前記コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面としての他の外壁面（３０６）を覆う第二蓋部（４６）、並びに、前記他の側壁の他方側の端部に接合し前記中間壁及び前記他の側壁とともに前記第二収容空間を形成する第二接合壁（４７）を有する請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンデンサモジュールは、直方体形状に形成され、
前記一の側壁は、前記中間壁に直角に接合し、
前記第一接合壁は、前記一の側壁に直角に接合しつつ前記中間壁と平行となるよう設けられ、
前記第一蓋部は、前記中間壁、前記一の側壁及び前記第一接合壁に直角に接合し、
前記第二蓋部は、前記中間壁、前記一の側壁及び前記第一接合壁に直角に接合しつつ前記第一蓋部と平行となるよう設けられる請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記中間壁は、前記通孔と前記第二収容空間とを連通する窪み（４１１）を有する請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記通孔を塞ぐ通孔用蓋部材（５１）をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記インバータは、前記スイッチング素子の作動を制御する制御回路を搭載する制御回路基板（１５）を有し、
前記収容部材は、前記第二収容空間と外部とに連通し前記制御回路基板を収容可能な第三収容空間（４０４）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第三収容空間を塞ぐ基板用蓋部材（５２）をさらに備える請求項７に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置は、複数の半導体モジュールを有し直流電力を交流電力に変換するインバータ、コンデンサを有し半導体モジュールにかかる直流電力の電圧を平滑化するコンデンサモジュール、半導体モジュールやコンデンサモジュールを冷却する冷却部、半導体モジュールやコンデンサモジュールを収容する収容部材などを備える。コンデンサモジュールは、比較的発熱量が大きいコンデンサと当該コンデンサを封止する封止材から形成されている。封止材は樹脂から形成されているため、電力変換装置を安定して使用する場合、コンデンサモジュールの温度を封止材の耐熱温度より低くする必要がある。例えば、特許文献１には、冷却部が有する複数のフィンと複数の半導体モジュールとが交互に積層されている積層体、コンデンサモジュール、及び、冷却部が有する冷却パイプが挿通され積層体及びコンデンサモジュールを収容する収容部材を備える電力変換装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８７８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置では、コンデンサモジュールは、収容部材が有する収容孔に挿通されており、コンデンサモジュールの両端が収容部材から突出している。このため、コンデンサモジュールの両端に熱が溜まりやすくなり、コンデンサモジュールの温度がコンデンサ及び封止材の耐熱温度以上となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、コンデンサを有するコンデンサモジュールを十分に冷却可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電力変換装置であって、インバータ（１０）、冷却部（２０）、コンデンサモジュール（３０）、収容部材（４０）、及び、付勢部材（５０）を備える。
インバータは、スイッチング素子（１２）及びスイッチング素子を封止する素子封止材（１４）から形成され一の方向に並ぶよう設けられている複数の半導体モジュール（１１）を有し、直流電力を交流電力に変換する。
冷却部は、半導体モジュールの一の方向の一方側または他方側に当該半導体モジュールに当接しつつ半導体モジュールと交互に積層されている複数の冷却フィン（２１）、交互に積層されている複数の半導体モジュールと複数の冷却フィンとの積層体の一の方向の他方側に設けられる冷却プレート（２２）、及び、複数の冷却フィン内及び冷却プレート内に半導体モジュールの温度に比べて低温の流体を流通させる冷却パイプ（２３）を有する。
コンデンサモジュールは、電源（３）が供給する直流電力を充電可能かつ充電した電力を放電可能なコンデンサ（３１、３２、３３）、電源及び複数のスイッチング素子とコンデンサとを電気的に接続する金属からなるバスバー（３４、３５）、及び、コンデンサ及びバスバーの一部を封止するコンデンサ封止材（３６）を有し、スイッチング素子にかかる直流電力の電圧を平滑化する。
収容部材は、一の方向の他方側に形成されコンデンサモジュールを一の方向に挿入可能な第一挿入口（４３１）、第一挿入口に連通しコンデンサモジュールを収容可能な第一収容空間（４０１）、一の方向の他方側に形成され積層体を一の方向に挿入可能な第二挿入口（４３２）、第二挿入口に連通し積層体を収容可能な第二収容空間（４０２）、及び、第一収容空間と第二収容空間とを連通しバスバーの一部が位置する通孔（４５０）を有する。
付勢部材は、第二収容空間において積層体と収容部材の一の方向の一方側の壁体（４２２）の内壁面（４２４）との間に設けられ積層体を付勢する。
本発明の電力変換装置では、第一収容空間に収容されているコンデンサモジュールは、コンデンサモジュールが第一挿入口に挿入される方向をコンデンサモジュールの軸方向とすると、コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面（３０１、３０２、３０５、３０６）及び軸方向の挿入側の外壁面（３０３）が収容部材によって覆われている。また、第一収容空間に収容されているコンデンサモジュールは、コンデンサモジュールの軸方向の挿入側とは反対側の外壁面（３０４）が第二挿入口を塞ぐよう収容部材に当接する冷却プレートによって覆われている。
【０００７】
本発明の電力変換装置では、第一収容空間に収容されているコンデンサモジュールは、コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面及び軸方向の挿入側の外壁面が収容部材によって覆われている。また、コンデンサモジュールは、コンデンサモジュールの軸方向の挿入側とは反対側の外壁面が第一挿入口を塞ぐよう収容部材に当接する冷却プレートによって覆われている。すなわち、第一収容空間に収容されているコンデンサモジュールは、通孔側の面の外部に露出している一部を除く外壁面が収容部材によって覆われている。これにより、比較的高温となるコンデンサモジュールから放出される熱が収容部材または冷却プレートに伝わる。収容部材は、収容部材に当接する冷却プレートによって効率的に冷却されているため、収容部材に伝わった熱は、冷却部を介して電力変換装置の外部に放出される。このように、本発明の電力変換装置では、比較的高温となるコンデンサモジュールを冷却プレートによって効率的に冷却されている収容部材及び冷却プレートで覆っているため、コンデンサモジュールを十分に冷却することができる。
また、収容部材と冷却プレートとは、部品の加工精度によって寸法精度程度の隙間を有しつつ設けられる場合があるが、本発明の電力変換装置では、冷却プレートは第一挿入口を塞ぐよう設けられているため、コンデンサモジュールの軸方向の挿入側とは反対側の外壁面は冷却プレートによって効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による電力変換装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による電力変換装置の回路図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ矢視図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による電力変換装置が備えるＰ側接続部材の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による電力変換装置が備えるＮ側接続部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
（一実施形態）
本発明の一実施形態による電力変換装置を図１〜８を参照して説明する。
一実施形態による電力変換装置１の模式図を図１に示す。電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される。電力変換装置１は、図２に示すように、直流電源３と三相交流モータ５とを電気的に接続可能な位置に設けられている。電力変換装置１は、直流電源３が供給する直流電力を交流電力に変換し、三相交流モータ５に出力する。交流電力が供給される三相交流モータ５は、自動車の駆動輪を駆動する駆動力を発生する。
【００１１】
電力変換装置１は、インバータ１０、冷却部２０、コンデンサモジュール３０、収容部材４０、付勢部材５０などを備える。電力変換装置１では、収容部材４０は、インバータ１０とコンデンサモジュール３０とは収容部材４０内に同じ方向に挿入可能なよう形成されている。そこで、図１、３〜８において、収容部材４０内に挿入されている冷却部２０及びコンデンサモジュール３０を貫く方向をｘ方向、冷却部２０及びコンデンサモジュール３０が収容部材４０内に挿入される方向を「挿入される方向」及び「一の方向」としてのｙ方向、及び、ｘ方向及びｙ方向に直角な方向をｚ方向として図示する。なお、図１では、収容部材４０の内部を分かりやすくするため、収容部材４０のｚ方向の一方側に設けられる蓋部材５１を二点鎖線で示している。
【００１２】
インバータ１０は、複数の半導体モジュール１１、制御回路基板１５などを有する。インバータ１０は、電力変換装置１を搭載する自動車の走行状態に応じて直流電源３が供給する直流電力を交流電力に変換する。
【００１３】
半導体モジュール１１のそれぞれは、図２に示すように、二個のスイッチング素子１２及び二個のフリーホイールダイオード１３を有する。半導体モジュール１１では、二個のスイッチング素子１２及び二個のフリーホイールダイオード１３は、略平板状に形成される素子封止材１４によって封止されている。一実施形態では、インバータ１０は、三個の半導体モジュール１１を有する。三個の半導体モジュール１１は、ｙ方向に一定の間隔を維持しつつ並ぶよう設けられている。
半導体モジュール１１のｚ方向の端部には複数の端子が設けられている。半導体モジュール１１のｚ方向の一方側の端部には、コンデンサモジュール３０側から順に、コンデンサモジュール３０と電気的に接続するＮ端子１１２及びＰ端子１１１、並びに、三相交流モータ５と電気的に接続される出力端子１１３が設けられている。半導体モジュール１１のｚ方向の他方側の端部には、制御回路基板１５と電気的に接続する接続端子１１４が設けられている（図３、５参照）。
【００１４】
制御回路基板１５は、図示しない制御部と電気的に接続している。制御回路基板１５は、電力変換装置１を搭載する自動車の走行状態に基づく制御部からの指令に応じてスイッチング素子１２の作動を制御する。
【００１５】
冷却部２０は、複数の冷却フィン２１、冷却プレート２２、冷却パイプ２３などを有する。冷却部２０は、インバータ１０、コンデンサモジュール３０、収容部材４０などを冷却可能である。
【００１６】
冷却フィン２１は、半導体モジュール１１のｙ方向の一方側または他方側に当該半導体モジュール１１に当接するよう設けられる。具体的には、図１に示すように、一つの半導体モジュール１１に対してｙ方向の冷却プレート２２側または冷却プレート２２とは反対側に設けられる。このとき、冷却フィン２１は、当該一つの半導体モジュール１１に当接している。すなわち、一つの半導体モジュール１１は二つの冷却フィン２１によって挟み込まれている。これにより、半導体モジュール１１と冷却フィン２１とは交互に積層されるよう設けられる。冷却フィン２１は、中空形状をなしており、流体を流通可能である。
【００１７】
冷却プレート２２は、交互に積層されている半導体モジュール１１と冷却フィン２１との積層体において冷却部２０が収容部材４０内に挿入される方向とは反対側の位置に設けられている。冷却プレート２２は、ｘ方向の長さが収容部材４０のｘ方向の長さとほぼ同じ長さとなるよう形成されている。冷却プレート２２は、図１、４に示すように、ボルト２２１によって収容部材４０に当接したまま固定される。冷却プレート２２は、中空形状をなしており、流体を流通可能である。
【００１８】
冷却パイプ２３は、ｙ方向に延びるよう形成されている。一実施形態では、冷却部２０は、二本の冷却パイプ２３を有する。二本の冷却パイプ２３は、複数の冷却フィン２１及び冷却プレート２２に接合されている。冷却パイプ２３は、外部の図示しない冷媒供給部が供給する「半導体モジュールの温度に比べて低温の流体」としての冷媒を流通可能に形成されている。一方の冷却パイプ２３を流れる冷媒は、冷却フィン２１内及び冷却プレート２２内に流入する。冷却フィン２１内及び冷却プレート２２内に流入した冷媒は、他方の冷却パイプ２３を通って電力変換装置１の外部に排出される。冷媒は、例えば、半導体モジュール１１の実使用時の温度に比べて低い温度の流体であるため、冷却フィン２１に当接している半導体モジュール１１を冷却するとともに、冷却プレート２２が固定されている収容部材４０を冷却する。
【００１９】
コンデンサモジュール３０は、三個のコンデンサ３１、３２、３３、Ｐ側バスバー３４、Ｎ側バスバー３５、コンデンサ封止材３６、コンデンサモジュールケース３６１などを有する。コンデンサモジュール３０は、交互に積層されている半導体モジュール１１及び冷却フィン２１に対してｘ方向の一方側に設けられている。コンデンサモジュール３０は、スイッチング素子１２及び直流電源３と電気的に接続しスイッチング素子１２にかかる直流電力を平滑化する。コンデンサモジュール３０は、図２に示すように、直流電源３と三個の半導体モジュール１１のそれぞれとに電気的に接続している。
【００２０】
コンデンサモジュール３０は、三個のコンデンサ３１、３２、３３を有する。コンデンサ３１、３２、３３は、直流電源３が供給する直流電力をインバータ１０の作動に応じて充電したり、充電した電力をインバータ１０に向けて放電したりすることが可能である。略円柱状に形成されているコンデンサ３１、３２、３３は、例えば、図１に示すように、断面が略矩形状となる有底筒状に形成されているコンデンサモジュールケース３６１内にｙ方向に並ぶよう設けられている。
【００２１】
Ｐ側バスバー３４及びＮ側バスバー３５は、金属から形成されている。Ｐ側バスバー３４及びＮ側バスバー３５は、直流電源３及びスイッチング素子１２とコンデンサ３１、３２、３３とを電気的に接続する。
【００２２】
Ｐ側バスバー３４は、大部分がコンデンサ封止材３６に封止され三個のコンデンサ３１、３２、３３を電気的に接続する被封止部３４０、及び、被封止部３４０が有するＰ側接続端子３４１とＰ端子１１１とを接続するＰ側接続部材３４２から形成されている。Ｐ側接続端子３４１は、図１に示すように、コンデンサモジュール３０のｚ方向の一方側の「コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面」及び「一の外壁面」としての外壁面３０１においてｙ方向の一方側に設けられ、外壁面３０１から突出するよう形成されている。
【００２３】
Ｐ側接続部材３４２の斜視図を図７に示す。Ｐ側接続部材３４２は、コンデンサ側接続部３４３、平板部３４４、及び、三個の接続部３４５などから形成されている。
コンデンサ側接続部３４３は、Ｐ側接続端子３４１と接続可能に形成されている。
平板部３４４は、コンデンサ側接続部３４３と一つの平面状に形成される平板状の部位である。平板部３４４は、一実施形態では、コンデンサ側接続部３４３からｙ方向の他方側に延びるよう形成されている。
接続部３４５は、平板部３４４のｘ方向の他方側に設けられている。接続部３４５は、三個の半導体モジュール１１が有する三個のＰ端子１１１のそれぞれに接続するよう形成されている。
【００２４】
Ｎ側バスバー３５は、大部分がコンデンサ封止材３６に封止され三個のコンデンサ３１、３２、３３を電気的に接続する被封止部３５０、及び、被封止部３５０が有するＮ側接続端子３５１とＮ端子１１２とを接続するＮ側接続部材３５２から形成されている。Ｎ側接続端子３５１は、コンデンサモジュール３０の外壁面３０１においてｙ方向の他方側に設けられ、外壁面３０１から突出するよう形成されている。
【００２５】
Ｎ側接続部材３５２の斜視図を図８に示す。Ｎ側接続部材３５２は、コンデンサ側接続部３５３、平板部３５４、及び、複数の接続部３５５などから形成されている。
コンデンサ側接続部３５３は、Ｎ側接続端子３５１と接続可能に形成されている。
平板部３５４は、コンデンサ側接続部３５３と一つの平面状に形成される平板状の部位である。平板部３５４は、一実施形態では、コンデンサ側接続部３５３からｙ方向の一方の方向に延びるよう形成されている。
接続部３５５は、平板部３５４のｘ方向の他方側に設けられている。接続部３５５は、三個の半導体モジュール１１が有する三個のＮ端子１１２のそれぞれに接続するよう形成されている。
【００２６】
Ｐ側接続部材３４２の平板部３４４とＮ側接続部材３５２の平板部３５４との間には、図３、５に示すように、絶縁材料から形成される絶縁部材３７が設けられている。絶縁部材３７は、Ｐ側接続部材３４２とＮ側接続部材３５２との間の絶縁を維持する。
【００２７】
コンデンサ封止材３６は、コンデンサ３１、３２、３３、並びに、Ｐ側バスバー３４及びＮ側バスバー３５の一部を封止している。一実施形態のコンデンサモジュール３０は、コンデンサ３１、３２、３３、Ｐ側バスバー３４、及び、Ｎ側バスバー３５が配置されたコンデンサモジュールケース３６１内にコンデンサ封止材３６をポッティングし、コンデンサ３１、３２、３３などを封止する。
【００２８】
コンデンサモジュール３０は、ｘ方向の両側に組付部３８を有する。組付部３８は、ねじ穴を有している。コンデンサモジュール３０は、当該ねじ穴に挿通されるボルト３８１によって収容部材４０とねじ結合される。
【００２９】
収容部材４０は、金属、例えば、熱伝導性に優れているアルミニウムから形成されている部材である。収容部材４０は、中間壁４１、「一の側壁」としての側壁４２１、「一の方向の一方側の壁体」及び「他の側壁」としての側壁４２２、第一接合壁４４、第一蓋部４５、第二蓋部４６、第二接合壁４７などを有する。中間壁４１、側壁４２１、４２２、第一接合壁４４、第一蓋部４５、第二蓋部４６及び第二接合壁４７は、一体に形成されている。
【００３０】
中間壁４１は、交互に積層されている複数の半導体モジュール１１及び複数の冷却フィン２１との積層体とコンデンサモジュール３０との間に設けられる。中間壁４１は、収容部材４０の内部空間をコンデンサモジュール３０を収容可能な「第一収容空間」としてのコンデンサ用空間４０１と積層体を収容可能な「第二収容空間」としての素子用空間４０２とに区画する。中間壁４１のｚ方向の一方側には窪み４１１が形成されている。窪み４１１には、Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２が位置する。中間壁４１は、コンデンサモジュール３０がコンデンサ用空間４０１に挿入されるとき組付部３８が通る溝４１２を有する。中間壁４１のコンデンサ用空間４０１側の内壁面４１３は、コンデンサモジュール３０の「径方向外側の外壁面」としての外壁面３０２に対向するよう形成されている。中間壁４１の素子用空間４０２側の内壁面４１４は、図３、５に示すように、冷却フィン２１の端部の形状に合わせて曲面形状となっている。
【００３１】
側壁４２１は、中間壁４１のｙ方向の一方側の端部に設けられ、「一の方向とは異なる方向」としてのｘ方向の一方側に延びるよう形成されている。側壁４２１は、略平板状に形成されている。一実施形態では、側壁４２１は、中間壁４１に直角に接合するよう設けられている。側壁４２１のコンデンサ用空間４０１側の内壁面４２３は、コンデンサモジュール３０の「軸方向の挿入側の外壁面」としての外壁面３０３に対向するよう形成されている。すなわち、側壁４２１は、コンデンサ用空間４０１の底壁となる。
側壁４２２は、中間壁４１のｙ方向の一方側の端部に設けられｘ方向の他方側に延びるよう形成されている。側壁４２２は、略平板状に形成されている。一実施形態では、側壁４２２は、中間壁４１に直角に接合するよう設けられている。なお、収容部材を４０が有する壁の位置関係を説明するときの「直角」は、厳密な意味での直角だけではなく、目視によって直角とすることができる程度の角度の関係も含む。
【００３２】
第一接合壁４４は、側壁４２１のｘ方向の一方の端部に設けられている。第一接合壁４４は、側壁４２１に直角に接合するよう設けられ、ｙ方向の他方側に延びるよう形成されている。第一接合壁４４は、中間壁４１及び側壁４２１とともにコンデンサ用空間４０１を形成する。第一接合壁４４のコンデンサ用空間４０１側の内壁面４４１は、コンデンサモジュール３０の「径方向外側の外壁面」としての外壁面３０５に対向するよう形成されている。第一接合壁４４は、コンデンサモジュール３０がコンデンサ用空間４０１に挿入されるとき組付部３８が通る溝４４２を有する。
【００３３】
第一蓋部４５は、側壁４２１のｚ方向の一方側の端部、及び、第一接合壁４４のｚ方向の一方側の端部に設けられている。第一蓋部４５は、側壁４２１及び第一接合壁４４に直角に接合するよう設けられている。第一蓋部４５は、コンデンサ用空間４０１に収容されているコンデンサモジュール３０の外壁面３０１の一部を覆う。第一蓋部４５は、ｘ方向の他方側に「通孔」としての開口４５０を有する。開口４５０は、コンデンサ用空間４０１と外部とを連通する。また、開口４５０は、窪み４１１を介して素子用空間４０２に連通している。開口４５０は、大きさがＰ側接続端子３４１及びＮ側接続端子３５１を外部に露出可能な程度である。開口４５０からはコンデンサモジュール３０のＰ側接続端子３４１及びＮ側接続端子３５１が外部に露出している。
【００３４】
第二蓋部４６は、中間壁４１のｚ方向の他方側の端部、側壁４２１のｚ方向の他方側の端部、及び、第一接合壁４４のｚ方向の他方側の端部に設けられている。第二蓋部４６は、中間壁４１、側壁４２１及び第一接合壁４４に直角に接合し、かつ、第一蓋部４５と平行となるよう設けられている。第二蓋部４６は、コンデンサ用空間４０１に収容されているコンデンサモジュール３０のｚ方向の他方側の「コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面」及び「他の外壁面」としての外壁面３０６を覆う。なお、収容部材を４０が有する壁の位置関係を説明するときの「平行」は、厳密な意味での平行だけではなく、目視によって平行とすることができる程度の角度の関係も含む。
【００３５】
このように、コンデンサ用空間４０１は、中間壁４１、側壁４２１、第一接合壁４４、第一蓋部４５、及び、第二蓋部４６によって形成されている。また、コンデンサ用空間４０１は、中間壁４１のｙ方向の他方側の端部、第一接合壁４４のｙ方向の他方側の端部、第一蓋部４５のｙ方向の他方側の端部、及び、第二蓋部４６のｙ方向の他方側の端部から形成される「第一挿入口」としての開口４３１と連通している。開口４３１は、コンデンサモジュール３０を挿入可能に形成されている。
【００３６】
第二接合壁４７は、側壁４２２のｘ方向の他方の端部に設けられている。第二接合壁４７は、側壁４２２に直角に接合するよう設けられ、ｙ方向の他方側に延びるよう形成されている。第二接合壁４７は、中間壁４１及び側壁４２２とともに素子用空間４０２を形成する。素子用空間４０２は、中間壁４１のｙ方向の他方側の端部及び第二接合壁４７のｙ方向の他方側の端部から形成される「第二挿入口」としての開口４３２と連通している。開口４３２は、積層体を挿入可能に形成されている。
【００３７】
素子用空間４０２に収容されている積層体は、ｘ方向の両側及びｙ方向の両側が収容部材４０に囲まれている一方、ｚ方向の両側は、外部に露出している。素子用空間４０２のｚ方向の一方側には、半導体モジュール１１のＰ端子１１１、Ｎ端子１１２及び出力端子１１３が位置する端子用空間４０３が形成されている。端子用空間４０３は、素子用空間４０２と連通している。また、素子用空間４０２のｚ方向の他方側には制御回路基板１５を収容可能な「第三収容空間」としての基板用空間４０４が形成されている。基板用空間４０４は、素子用空間４０２と連通している。
第二接合壁４７の内壁面４７１は、図３に示すように、冷却フィン２１の端部の形状に合わせて曲面形状となっている。
【００３８】
付勢部材５０は、複数の冷却フィンのうち最も側壁４２２側に位置する冷却フィン２１と側壁４２２との間に設けられている。付勢部材５０は、一端が側壁４２２の素子用空間４０２側の内壁面４２４に当接している。他端は、最も側壁４２２側に位置する冷却フィン２１に当接している。付勢部材５０は、積層体をｙ方向の他方側に付勢する。
【００３９】
収容部材４０のｚ方向の一方側には「通孔用蓋部材」としての蓋部材５１が設けられる。蓋部材５１は、平板状に形成され、ボルト５１１によって収容部材４０に固定されている。蓋部材５１は、図３、５に示すように、開口４５０、窪み４１１、及び、端子用空間４０３を塞ぐよう形成されている。
【００４０】
収容部材４０のｚ方向の他方側には「基板用蓋部材」としての蓋部材５２が設けられる。蓋部材５２は、平板状に形成され、ボルト５２１によって収容部材４０に固定されている。蓋部材５２は、図３、５に示すように、基板用空間４０４を塞ぐよう形成されている。
【００４１】
次に、電力変換装置１の組立方法について説明する。
最初に、冷却部２０が有する複数の冷却フィン２１の間に半導体モジュール１１を挿入し積層体を形成する。
【００４２】
次に、Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２が組み付けられていないコンデンサモジュール３０を開口４３１を介してコンデンサ用空間４０１に挿入する。コンデンサ用空間４０１に挿入されたコンデンサモジュール３０は、二つの組付部３８及びボルト３８１によって収容部材４０に固定される。
次に、積層体を開口４３２を介して素子用空間４０２に挿入する。素子用空間４０２に挿入された積層体は、側壁４２２に設けられている付勢部材５０に当接し、ｙ方向の他方側に付勢される。
【００４３】
積層体を素子用空間４０２に収容するとき、冷却プレート２２は、中間壁４１のｙ方向の他方側の端面４１５、第一接合壁４４のｙ方向の他方側の端面４４３、第一蓋部４５のｙ方向の他方側の端面、第二蓋部４６のｙ方向の他方側の端面、及び、第二接合壁４７のｙ方向の他方側の端面４７２に当接しつつ開口４３１、４３２を塞ぐよう収容部材４０に固定される。これにより、冷却プレート２２のコンデンサ用空間４０１側の内壁面の一部は、コンデンサモジュール３０の「軸方向の挿入側とは反対側の外壁面」としての外壁面３０４に対向する。
【００４４】
次に、コンデンサモジュール３０と半導体モジュール１１とを電気的に接続する。
具体的には、コンデンサモジュール３０のＰ側接続端子３４１と半導体モジュール１１のＰ端子１１１とをＰ側接続部材３４２によって接続する。また、コンデンサモジュール３０のＮ側接続端子３５１と半導体モジュール１１のＮ端子１１２とをＮ側接続部材３５２によって接続する。Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２は、収容部材４０のＺ方向の一方側から開口４５０及び窪み４１１に挿入されコンデンサモジュール３０と半導体モジュール１１とに組み付けられる。Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２がコンデンサモジュール３０と半導体モジュール１１とに組み付けられると、Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２は、開口４５０、窪み４１１及び素子用空間４０２に位置する。
また、制御回路基板１５を接続端子１１４に組み付けられ、制御回路基板１５と接続端子１１４とが基板用空間４０４において電気的に接続される。
最後に、蓋部材５１、５２が収容部材４０に組み付けられる。
【００４５】
電力変換装置１では、コンデンサモジュール３０は、収容部材４０が有するコンデンサ用空間４０１に収容されている。コンデンサモジュール３０は、コンデンサモジュール３０が開口４３１に挿入される方向であるｙ方向をコンデンサモジュール３０の軸方向とするとコンデンサモジュール３０の径方向外側を中間壁４１、第一蓋部４５、第一接合壁４４、及び、第二蓋部４６によって覆われている。また、コンデンサモジュール３０は、「軸方向の挿入側」であるｙ方向の一方側を側壁４２１によって覆われている。また、コンデンサモジュール３０は、「軸方向の挿入側とは反対側」であるｙ方向の他方側を冷却プレート２２によって覆われている。すなわち、コンデンサ用空間４０１に収容されているコンデンサモジュール３０は、外壁面３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６が収容部材４０または冷却プレート２２に覆われている。これにより、比較的高温となるコンデンサモジュール３０から放出される熱は、収容部材４０または冷却プレート２２に伝わる。収容部材４０は、開口４３１を塞ぐよう収容部材４０に当接する冷却プレート２２によって効率的に冷却されているため、収容部材４０に伝わった熱は、冷却部２０を介して電力変換装置１の外部に放出することができる。したがって、収容部材４０及び冷却プレート２２に覆われているコンデンサモジュール３０を十分に冷却することができる。
【００４６】
また、第一蓋部４５が有する開口４５０は、大きさがＰ側接続端子３４１及びＮ側接続端子３５１を外部に露出可能な程度となっている。これにより、コンデンサモジュール３０の外壁面３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６は大部分が収容部材４０または冷却プレート２２に覆われるため、コンデンサモジュール３０から放出される熱の大部分を収容部材４０または冷却プレート２２に伝えることができる。したがって、コンデンサモジュール３０を十分に冷却することができる。
【００４７】
電力変換装置１では、コンデンサモジュール３０は直方体形状に形成されている。一方、コンデンサ用空間４０１を形成する中間壁４１と側壁４２１とは直角に接合するよう設けられている。また、第一接合壁４４は、側壁４２１に直角に接合するよう設けられている。また、第一蓋部４５は、側壁４２１及び第一接合壁４４に直角に接合するよう設けられている。また、第二蓋部４６は、中間壁４１、側壁４２１及び第一接合壁４４に直角に接合し、かつ、第一蓋部４５と平行となるよう設けられている。これにより、コンデンサ用空間４０１は、コンデンサモジュール３０の形状に沿うよう形成されているため、コンデンサモジュール３０から放出される熱を効率的に収容部材４０に伝えることができる。したがって、収容部材４０を介してコンデンサモジュール３０を効率的に冷却することができる。
【００４８】
中間壁４１は、平板部３４４を有するＰ側接続部材３４２及び平板部３５４を有するＮ側接続部材３５２が位置する窪み４１１を有する。これにより、Ｐ側接続端子３４１とＰ端子１１１、及び、Ｎ側接続端子３５１とＮ端子１１２とを直線的に結ぶことができるため、蓋部材５１は平板状に形成することができる。したがって、中間壁を迂回するようＰ側接続端子とＰ端子及びＮ側接続端子とＮ端子とを結ぶ場合に比べ、電力変換装置１の体格を小さくすることができる。
【００４９】
電力変換装置１では、開口４５０、窪み４１１及び端子用空間４０３を塞ぐよう蓋部材５１が設けられている。開口４５０、窪み４１１及び端子用空間４０３には、コンデンサ３１、３２、３３で発生する熱を伝えやすいＰ側バスバー３４のＰ側接続部材３４２及びＮ側バスバー３５のＮ側接続部材３５２が位置している。これにより、Ｐ側接続部材３４２及びＮ側接続部材３５２は、蓋部材５１によって冷却することができる。したがって、コンデンサ３１、３２、３３を十分に冷却することができる。
また、コンデンサモジュール３０は、収容部材４０及び蓋部材５１によって覆われているため、外部への熱の放射を防止することができる。コンデンサモジュール３０からの放熱によって電力変換装置１の外部の他の装置に不具合が発生することを防止することができる。
【００５０】
また、蓋部材５２は、基板用空間４０４を塞ぐよう形成されている。これにより、基板用空間４０４に外部の異物が侵入することを防止できる。
【００５１】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、コンデンサ用空間は、中間壁、コンデンサモジュール側の側壁、第一接合壁、第一蓋部、及び、第二蓋部によって形成されるとした。しかしながら、コンデンサ用空間を形成する壁はこれに限定されない。コンデンサモジュールが開口に挿入される方向をコンデンサモジュールの軸方向とするとき、コンデンサモジュールの径方向外側の外壁面及び軸方向の挿入側の外壁面が収容部材によって覆われるよう形成されていればよい。
【００５２】
上述の実施形態では、コンデンサモジュールは、直方体状に形成されるとした。しかしながら、コンデンサモジュールの形状はこれに限定されない。
【００５３】
上述の実施形態では、中間壁とコンデンサモジュール側の側壁とは直角に接合するよう設けられているとした。また、第一接合壁は、コンデンサモジュール側の側壁に直角に接合するよう設けられているとした。また、第一蓋部は、中間壁、コンデンサモジュール側の側壁及び第一接合壁に直角に接合するよう設けられるとした。また、第二蓋部は、中間壁、コンデンサモジュール側の側壁及び第一接合壁に直角に接合しかつ第一蓋部と平行となるよう設けられているとした。しかしながら、コンデンサ収容空間を形成する壁及び蓋部の位置関係はこれに限定されない。
【００５４】
上述の実施形態では、中間壁はＰ側接続部材及びＮ側接続部材が位置する窪みを有するとした。しかしながら、窪みはなくてもよい。
【００５５】
上述の実施形態では、端子空間を塞ぐよう形成されている蓋部材、及び、基板収容空間を塞ぐよう形成されている蓋部材を備えるとした。しかしながら、これらの蓋部材はなくてもよい。
【００５６】
上述の実施形態では、積層体及びコンデンサモジュールが「挿入される方向」と、複数の半導体モジュールと複数の冷却フィンとが交互に積層される方向である「一の方向」とを同じ方向のｙ方向とした。しかしながら、「挿入される方向」と「一の方向」とは異なっていてもよい。
【００５７】
上述の実施形態では、コンデンサモジュールは、二本のバスバーを有するとした。しかしながら、バスバーの本数はこれに限定されない。
【００５８】
上述の実施形態では、コンデンサモジュールは、円柱形状のコンデンサを３個有するとした。しかしながら、コンデンサの形状及び数はこれに限定されない。また、上述の実施形態では、コンデンサは、ｘ方向に並ぶよう設けられるとした。しかしながら、コンデンサが並ぶ方向はこれに限定されない。
【００５９】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１    ・・・電力変換装置
１０  ・・・インバータ
１１  ・・・半導体モジュール
２０  ・・・冷却部
２２  ・・・冷却プレート
３０  ・・・コンデンサモジュール
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６・・・外壁面
４０  ・・・収容部材
４５０・・・開口（通孔）
４０１・・・コンデンサ用空間（第一収容空間）
４０２・・・素子用空間（第二収容空間）
５０  ・・・付勢部材
【図１】
0006459911.tif 000002
【図２】
0006459911.tif 000003
【図３】
0006459911.tif 000004
【図４】
0006459911.tif 000005
【図５】
0006459911.tif 000006
【図６】
0006459911.tif 000007
【図７】
0006459911.tif 000008
【図８】
0006459911.tif 000009