(57)【要約】【課題】本明細書が開示する技術は、パワーモジュール（ＰＭ）と冷却器の積層体が加圧されつつケース内に保持される電力変換器に関し、そのケースを小型化する。【解決手段】電力変換器１００は、樹脂製のケース６０が積層体２を収容している。各冷却器は、樹脂製の本体と金属板を備えている。本体は、冷媒の流路と、隣接するＰＭと対向する位置に流路に通じる開口を有している。本体は、積層方向からみたときにＰＭの両側の位置に、隣接する冷却器と連通する筒部を有している。金属板は、一方の面が開口を塞いでおり、他方の面がＰＭと接している。ケース６０の側壁６１が、樹脂の射出成形によって、積層体２において複数の冷却器の筒部が積層方向に連続している部分に一体に形成されている。ケース６０は、本体の開口と金属板の間を封止するように積層体２を積層方向に加圧しつつ、積層体２をその側壁６１に固定している。【選択図】図２
2016127772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々が半導体素子を収容している平板型の複数のパワーモジュールと、
前記複数のパワーモジュールと交互に積層されている複数の冷却器と、
前記複数のパワーモジュールと前記複数の冷却器の積層体を収容している樹脂製のケースと、を備えており、
前記複数の冷却器の夫々は、
内部に冷媒の流路が設けられているとともに、隣接する前記パワーモジュールと対向する位置に前記流路に通じる開口が設けられており、積層方向からみたときに前記パワーモジュールの両側に、隣接する冷却器と連通する筒部が設けられている樹脂製の本体と、
一方の面が前記開口を塞いでおり、他方の面が前記パワーモジュールと接している金属板と、を備えており、
前記ケースの側壁が、樹脂の射出成形によって、前記積層体において前記複数の冷却器の前記筒部が積層方向に連続している部分に一体に形成されており、
前記ケースは、前記本体の前記開口と前記金属板の間を封止するように前記積層体を積層方向に加圧しつつ当該積層体をその側壁に固定している、
ことを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器に関する。特に、半導体素子を収容した複数のパワーモジュールと複数の冷却器を交互に積層した積層体を備える電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器は、パワー半導体素子と呼ばれる多数の半導体素子を含む。例えば電気自動車用のモータなど、消費電力の大きいデバイスに電力を供給する電力変換器は、多数の半導体素子を有しており、しかも各半導体素子の発熱量が大きい。多数の半導体素子を集約して効率良く冷却することのできる電力変換器が例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１、２に開示されている電力変換器は、電気自動車に搭載される。その電力変換器は、バッテリの電力を、走行用モータを駆動するための電力に変換する。その電力変換器では、半導体素子を収容している平板型の複数のパワーモジュールと複数の冷却器を交互に積層した積層体を有する。その電力変換器は、各パワーモジュールの両側に冷却器が接しているので、多数の半導体素子を集積して効率よく冷却することができる。特許文献２に開示された電力変換器では、パワーモジュールと冷却器の密着性を高めるべく、板バネが、パワーモジュールと冷却器の積層体を、その積層方向に加圧している。積層体は、電力変換器のケースの内面と板バネの間で加圧されつつ支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３１５９１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２の電力変換器では、板バネを収容するスペースがケース内に必要となる。さらに、特許文献２の電力変換器では、複数のパワーモジュールと複数の冷却器の積層体を上からケースへ収容することになる。あるいは、組み立て工程において、積層体と板バネを一緒に加圧しながらケースに収容することになる。いずれにしても、積層体を組み付ける作業のための空間がケース内に必要となる。本明細書は、積層体が加圧されつつケース内に保持される電力変換器に関し、板バネのための空間や積層体の組み付け作業のための空間を不要とし、電力変換器のケースを小型化することのできる構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電力変換器は、平板型の複数のパワーモジュールと複数の冷却器の積層体をそれらの積層方向に加圧しつつ収容するケースを備える。各パワーモジュールには、１つ乃至いくつかの半導体素子が収容されている。各冷却器は、樹脂製の本体と金属板を備える。本体は、内部に冷媒の流路が設けられているとともに、パワーモジュールと対向する位置に流路に通じる開口が設けられている。また、パワーモジュールは、積層方向からみたときにパワーモジュールの両側の位置に、隣接する冷却器と連通する筒部を有している。筒部は積層方向に延びている。金属板は、一方の面が本体の開口を塞いでおり、他方の面がパワーモジュールに接している。ケースは、樹脂で作られている。ケースの側壁が、樹脂の射出成形によって、積層体において複数の冷却器の筒部が積層方向に連続している部分に一体に形成されている。そのケースは、冷却器の本体と金属板の間を封止するように積層体に積層方向に加圧しつつ積層体をその側壁に固定している。
【０００６】
本明細書が開示する電力変換器では、樹脂の射出成形によって、積層体と一体不可分にケースの側壁を形成する。即ち、ケースの側壁の形成と同時に積層体のケースへの組み付けが完了する。従ってケース内に、積層体を組み付ける作業のための空間を備える必要がない。しかも、ケースは、冷却器の本体と金属板の間を封止するように積層体を積層方向に加圧しつつ積層体をその側壁に固定している。従ってケースに板バネを設置する空間を備える必要もない。本明細書が開示する技術は電力変換器のケースを小型化することに貢献する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の電力変換器の斜視図である（第１ケースのみ）。
【図２】実施例の電力変換器の斜視図である（積層体を隠れ線で示す）。
【図３】パワーモジュールと冷却器の積層体の斜視図である。
【図４】パワーモジュールの斜視図である。
【図５】冷却器の分解斜視図である。
【図６】図１のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】変形例の第１ケースの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例の電力変換器１００を説明する。図１に、電力変換器１００の斜視図を示す。図１は、電力変換器１００の中央部分（第１ケース６０）だけを示してある。電力変換器１００のケースは上下２段で構成され、第１ケース６０の上に第２ケースが組み付けられる。第２ハウジングを含めた電力変換器の他の部分は後述する。図１が示す電力変換器１００の第１ケース６０は、パワーモジュールと冷却器の積層体２を収容する部分である。理解を助けるため、図２に、積層体２を隠れ線で描いた第１ケース６０を示す。
【０００９】
電力変換器１００は、電気自動車に搭載されており、バッテリの直流電力を、走行用モータを駆動するための交流電力に変換するデバイスである。電力変換器１００は、バッテリの出力電圧を昇圧する電圧コンバータと、昇圧された直流を交流に変換して走行用モータに供給するインバータを含む。電圧コンバータとインバータは、発熱量の大きい多数のスイッチング素子（半導体素子）を含む。半導体素子は、典型的には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。電力変換器１００は、それら多数のスイッチング素子を集約して効率良く冷却することができる。なお、実施例では、スイッチング素子（半導体素子）を収容しているパワーモジュール、そのパワーモジュールを冷却する冷却器、及び、それらを収容するケースについて説明し、それら以外の部品については後に概説するに留める。
【００１０】
図中の座標系について説明する。Ｘ軸方向がパワーモジュールと冷却器の積層方向に相当する。説明の便宜のため、Ｘ軸の正方向を「前」と称し、負方向を「後」と称する。また、Ｚ軸方向を「上下方向」と称し、Ｙ軸方向を「横方向」と称する。
【００１１】
第１ケース６０について概説する。第１ケース６０は、樹脂の射出成形で作られている。第１ケース６０は、射出成形の際、金型内に積層体２を組み込んで射出成形される。射出成形によって、積層体２の横方向の両側に、第１ケース６０の一対の側壁６１が一体不可分に成形される。一対の側壁６１の上下には、強度を高めるためのフランジ６２ａ、６２ｂが設けられている。第１ケース６０は上面と下面が開口しており、上面には第２ケースが取り付けられ、下面には第１カバーが取り付けられる。フランジ６２ａ、６２ｂには、第１カバーや第２ケースなどを固定するためのボルト孔６３が設けられている。第１ケース６０の前面から、内部の積層体２の冷却器に繋がっている冷媒供給管９１と冷媒排出管９２が延びている。
【００１２】
図３に積層体２の斜視図を示す。図３に示すように、積層体２は、複数のパワーモジュール５ａ−５ｄと複数の冷却器３ａ−３ｅを積層したものである。前述したように、図中のＸ軸の方向が積層方向に相当する。以下では、複数のパワーモジュール５ａ−５ｄのいずれか一つを区別なく示すときには「パワーモジュール５」と称する。また、複数の冷却器３ａ−３ｅのいずれか一つを区別なく示すときには「冷却器３」と称する。
【００１３】
複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３は、一つずつ交互に積層されている。各パワーモジュール５の両側に冷却器３が接している。積層体２の積層方向の両端の冷却器３ａ、３ｅは、一方の面だけにパワーモジュール５が接している。冷却器３ａのパワーモジュール５が接していない面には、冷媒供給管９１と冷媒排出管９２を有する前端カバー４ａが取り付けられている。冷却器３ｅのパワーモジュールが接してない面には、後端カバー４ｂが取り付けられている。前端カバー４ａと後端カバー４ｂを含め、複数の冷却器３と複数のパワーモジュール５は、第１ケース６０内で積層方向に加圧されつつ支持される。第１ケース６０に収容されるまでは、各パワーモジュール５と各冷却器３と前端カバー４ａと後端カバー４ｂは、仮組の状態である。
【００１４】
詳しくは後述するが、各冷却器３は、図中のＹ軸方向の両端に筒部を備えており、その筒部は積層方向に延びる貫通孔を有している。隣接する冷却器同士の筒部が連結しており、筒部の内部の貫通孔が連通する。また、貫通孔は、冷却器３の内部をパワーモジュール５と平行に延びている流路と繋がっている。前端カバー４ａに設けられた冷媒供給管９１から供給された冷媒は、一方の貫通孔を通じて全ての冷却器３に分配される。冷媒は液体であり、典型的には水あるいはＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）である。冷媒は各冷却器３の流路を通過する間に隣接するパワーモジュール５から熱を吸収する。その後、冷媒は、他方の貫通孔を通じ、前端カバー４ａに設けられた冷媒排出管９２から排出される。各冷却器３の周囲には軽量化のための孔（肉抜き孔３６）が設けられている。
【００１５】
パワーモジュール５の構造を説明する。図４にパワーモジュール５の斜視図を示す。パワーモジュール５は、半導体素子５２ａ、５２ｂを樹脂のパッケージ５１で封止した平板型のデバイスである。半導体素子５２ａ、５２ｂはトランジスタ（ＩＧＢＴ）であり、パッケージ５１の内部で直列に接続されている。半導体素子５２ａ、５２ｂの直列接続を以下では直列回路と称する。パッケージ５１の上側から３本のパワー端子５６ａ−５６ｃが延びている。パワー端子５６ａは、パッケージ５１の内部で、直列回路の一端に接続しており、パワー端子５６ｂは直列回路の他端に接続している。パワー端子５６ｃはパッケージ５１の内部で直列回路の中点に接続している。パッケージ５１の下側からは複数の制御端子５７が延びている。制御端子５７は、半導体素子５２ａ、５２ｂのゲート電極に接続する端子や、センスエミッタに接続する端子、及び、半導体素子５２ａ、５２ｂのチップに内蔵された温度センサに接続する端子などである。
【００１６】
パッケージ５１の前面（Ｘ軸の正方向を向く面）に放熱板５３ａ、５３ｂが配置されている。なお、後述するように放熱板５３ａ、５３ｂは絶縁板５４ａで覆われているので、図４において放熱板５３ａ、５３ｂは隠れ線（破線）で描かれている。放熱板５３ａは、パワー端子５６ａの一部である。即ち、図４において符号５６ａが示す部分と、符号５３ａが示す部分は、パッケージ５１の内部で繋がっている。同様に、放熱板５３ｂはパワー端子５６ｂの一部である。別の放熱板がパッケージ５１の後面（Ｘ軸負方向を向く面）にも配置されている。その別の放熱板は、パワー端子５６ｃの一部である。以下、半導体素子５２ａ、５２ｂを区別なく示す場合には半導体素子５２と称し、放熱板５３ａ、５３ｂ、及び、反対側の別の放熱板を区別なく示す場合には放熱板５３と称する。
【００１７】
図中のＸ軸方向でパワーモジュール５の両側に冷却器３が当接する。後述するように冷却器３はパワーモジュール５と対向する面に金属板１３を備えている。放熱板５３を金属板１３から絶縁すべく、放熱板５３を覆うようにパッケージ５１の前面に絶縁板５４ａが取り付けられている。パッケージ５１の後面にも絶縁板５４ｂが取り付けられている。絶縁板５４ｂは、パッケージ５１の後面に配置された別の放熱板（不図示）を、これに対向する冷却器３の金属板１３から絶縁する。以下では、絶縁板５４ａ、５４ｂのいずれか一方を区別なく示すときには絶縁板５４と称する。パッケージ５１に内蔵された半導体素子５２の熱は、放熱板５３と絶縁板５４を通じてパワーモジュール５に隣接する冷却器３に吸収される。絶縁板５４は、パッケージ５１に接着されている場合もあれば、積層体２のなかでパッケージ５１と冷却器３に挟まれて保持されているだけの場合もある。パッケージ５１と絶縁板５４の間にグリスが塗布されている場合もある。絶縁板５４がパッケージ５１から分離可能であっても、本明細書では、絶縁板５４はパワーモジュール５の部品とみなす。即ち、絶縁板５４を含むパワーモジュール５はその両面が冷却器３と接する。
【００１８】
次に、冷却器３の構造を説明する。冷却器３ａ−３ｅは同じ構造を有している。ここでは複数の冷却器３を代表して冷却器３ｂを説明する。図５に冷却器３ｂの分解斜視図を示す。なお、図５には、冷却器３ｂの積層方向の両側に位置するパワーモジュール５ａ、５ｂを仮想線で描いてある。冷却器３ｂは、樹脂製の本体３０と、一対の金属板１３ａ、１３ｂと、一対のガスケット１２ａ、１２ｂで構成されている。本体３０の内部には冷媒が流れる流路Ｐｓが形成されている。本体３０には、両側のパワーモジュール５の夫々と対向する位置に開口３２ａ、３２ｂが設けられている。開口３２ａ、３２ｂは本体内部の流路Ｐｓに通じている。符号３６が示しているのは、前述したように、軽量化のための孔（肉抜き孔）である。図５では隠れて見えないが、本体３０の反対側の側面と下面にも肉抜き孔が設けられている。このように本体３０は、複雑な形状を有しているが、本体３０は樹脂の射出成形によって低コストで作ることができる。また、本体３０は樹脂で作られているので軽量である。
【００１９】
本体３０の一方の開口３２ａはガスケット１２ａを挟んで金属板１３ａで塞がれる。他方の開口３２ｂはガスケット１２ｂを挟んで金属板１３ｂで塞がれる。金属板１３ａの流路側を向く面１３ａ１には複数のフィン１４ａが設けられており、反対側の面１３ａ２はパワーモジュール５ａに対向する。金属板１３ｂの流路側を向く面１３ｂ１には複数のフィン１４ｂが設けられており、反対側の面１３ｂ２はパワーモジュール５ｂに対向する。冷却器３ｂがパワーモジュール５とともに第１ケース６０に組み込まれると、金属板１３ａはパワーモジュール５ａと接触し、金属板１３ｂはパワーモジュール５ｂと接触する。
【００２０】
一対の金属板１３ａ、１３ｂのいずれかを区別なく示すときには金属板１３と称し、一対のガスケット１２ａ、１２ｂのいずれかを区別なく示すときにはガスケット１２と称する場合がある。同様に、開口３２ａ、３２ｂのいずれかを区別なく示すときには開口３２と称する場合がある。
【００２１】
前述したように、第１ケース６０に収容されるまで複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３は仮組の状態であり、開口３２と金属板１３の封止は完全ではない。複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３の積層体２は、第１ケース６０によって積層方向に加圧されつつ固定される。その圧力により、開口３２と金属板１３の封止が確保される。積層体２の第１ケース６０への組み付けについては後述するが、ここでは、開口３２と金属板１３は完全に封止されているものとして説明を続ける。
【００２２】
本体３０の内部を液体の冷媒が流れる。金属板１３ａのフィン１４ａと金属板１３ｂのフィン１４ｂは、冷媒の流れの中に配置されることになる。冷媒は図中のＹ軸方向に流れる。フィン１４ａ、１４ｂは、冷媒の流れに沿って延びている。パワーモジュール５ａの熱は、金属板１３ａとそれに設けられたフィン１４ａを介して冷媒に吸収される。パワーモジュール５ｂの熱は、金属板１３ｂとそれに設けられたフィン１４ｂを介して冷媒に吸収される。パワーモジュール５ａの反対側の面にも別の冷却器が接し、パワーモジュール５ａを冷却する。パワーモジュール５ｂの反対側の面にもさらに別の冷却器が接し、パワーモジュール５ｂを冷却する。即ち、各パワーモジュールは両面で冷却される。それゆえ、複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３を一つずつ交互に積層した積層体２は冷却効率が高い。冷却器３は、本体３０が熱伝導率の高くない樹脂で作られるが、一方の面がパワーモジュール５に接し他方の面が冷媒に接する部分に金属板１３を備えることで高い冷却性能を確保している。
【００２３】
本体３０はＹ軸方向に横長であり、Ｙ軸方向でパワーモジュール５の両側の位置に筒部３５ａ、３５ｂが設けられている。筒部３５ａ、３５ｂのいずれか一方を区別なく表現するときには筒部３５と称する。筒部３５は、積層方向に延びている。別言すれば、筒部３５は、隣接する冷却器３に向かって延びている。筒部３５の内側には、積層方向に延びる貫通孔３４（３４ａ、３４ｂ）が形成されている。積層体２では、隣接する冷却器３の筒部同士が連結し、それらの貫通孔同士が連通する。冷媒供給管９１（図３参照）から供給される冷媒は一方の貫通孔３４ａを通じて全ての冷却器３に分配される。一方の貫通孔３４ａから供給された冷媒は、流路ＰｓをＹ軸方向に流れ、他方の貫通孔３４ｂへと流れる。各冷却器３の他方の貫通孔３４ｂから出た冷媒は、冷媒排出管９２（図３参照）から排出される。
【００２４】
積層体２の積層方向の一端に位置する冷却器３ａは一方の面がパワーモジュール５ａに接するが、他方の面には前端カバー４ａが接する（図３参照）。積層体２の他端に位置する冷却器３ｅは、一方の面がパワーモジュール５ｄに接するが、他方の面には後端カバー４ｂが接する。前端カバー４ａと後端カバー４ｂについて説明を補足する。前端カバー４ａは、冷却器３ａの本体３０に設けられた前側の開口（開口３２ａ、図５参照）を塞いでいる。また、前端カバー４ａは、本体３０に設けられた貫通孔３４ａ、３４ｂ（図５参照）の前側の開口も塞いでいる。但し、前端カバー４ａは、積層方向からみて貫通孔３４ａと重なる位置に冷媒供給管９１を備えており、貫通孔３４ｂと重なる位置に冷媒排出管９２を備えている。後端カバー４ｂは、冷却器３ｅの本体３０に設けられた後側の開口（開口３２ｂ、図５参照）を塞いでいる。また、後端カバー４ｂは、本体３０に設けられた貫通孔３４ａ、３４ｂ（図５参照）の後側の開口も塞いでいる。
【００２５】
第１ケース６０について説明する。図６に、図１のVI−VI線に沿った断面図を示す。また、図６には、電力変換器の第１ケース６０以外の部品も示してある。
【００２６】
まず、第１ケース６０について説明する。第１ケース６０は、樹脂製であり、射出成形で作られる。第１ケースを射出成形する際、射出成形用の金型内に積層体２がセットされる。積層体２に積層方向の圧力が加えられた状態で金型に溶融樹脂が射出される。加えられる圧力は、冷却器３の開口３２と金属板１３の間を液密に封止するのに充分な大きさに設定される。金型内では、積層体２において複数の冷却器３の筒部３５が積層方向に連続している部分がキャビティに露出している。溶融樹脂は、筒部３５が連続している部分の周囲の一部を覆う。筒部３５を覆う部分が第１ケース６０の側壁６１となる。別言すれば、第１ケースの側壁６１は、樹脂の射出成形によって、積層体２において複数の冷却器３の筒部３５が積層方向に連続している部分に一体不可分に形成される。先に述べたように、積層体２は樹脂が射出される前に積層方向の圧力を受けている。筒部３５の周囲の樹脂が固まった後、射出成形前に積層体２へ圧力を加えていた機構を除去する。固まった側壁が、樹脂射出前に積層体２へ加えられていた圧力と同じ圧力を引き続き積層体２へ加え続ける。即ち、第１ケース６０は、冷却器３の本体３０の開口３２と金属板１３の間を封止するように積層体２を積層方向に加圧しつつ積層体２をその側壁６１に固定する。なお、筒部３５の周囲に設けられた肉抜き孔３６ａに溶融した樹脂が入り込む。その結果、アンカー効果により、冷却器３は側壁６１に強固に固定される。
【００２７】
図６には、金属板１３の流路に面する側に設けられているフィン１４も描かれている。また、図６には、パワーモジュール５のパッケージも隠れ線で描かれている。
【００２８】
電力変換器１００のケースは上下の２段構成であり、第１ケース６０の上には第２ケース７２が取り付けられる。第２ケース７２には、電圧コンバータ用のリアクトル７４、電流の脈動を抑える大容量コンデンサ７３、バスバモジュール７５などが収容される。バスバモジュール７５は、図中のＸ軸方向にも複数のバスバを備えており、各パワーモジュール５のパワー端子５６ａ−５６ｃ（図４参照）を他の部品や端子台と電気的に接続するための中継器である。第２ケース７２には他にもいくつかも部品を収容しているが、それらは図示を省略してある。
【００２９】
第２ケース７２も上下が開口している。上側の開口の周囲にはフランジ７２ａが設けられており、下側の開口の周囲にはフランジ７２ｂが設けられている。第２ケース７２の上側の開口は第２カバー７１で閉じられる。第２カバー７１にもフランジ７１ａが設けられている。第２ケース７２の上部と第２カバー７１は、フランジ７１ａとフランジ７２ａの両方に設けられたボルト孔６３を通じて不図示のボルトにて連結される。第２ケース７２の下側と第１ケース６０の上側は、フランジ７２ｂとフランジ６２ａの両方に設けられたボルト孔６３を通じて不図示のボルトにて連結される。図６において、第２カバー７１と第２ケース７２を繋ぐ破線、第２ケース７２と第１ケース６０を繋ぐ破線、及び、第１ケース６０と第１カバー７６を繋ぐ破線は、夫々、上下の部品のボルトで連結される箇所の対応関係を示している。
【００３０】
第１ケース６０において積層体２の下方には制御基板７７が取り付けられる。制御基板７７には、各パワーモジュール５の制御端子５７が電気的に接続される。制御基板７７は、各パワーモジュール５の半導体素子にゲート信号（ＰＷＭ信号）を供給する。制御基板７７には、半導体素子の温度を計測する回路なども実装されている。
【００３１】
第１ケース６０の下方の開口は、第１カバー７６によって閉じられる。第１カバー７６の周囲にもフランジ７６ａが設けられている。第１ケース６０の下側と第１カバー７６は、フランジ６２ｂとフランジ７６ａの両方に設けられたボルト孔６３を通じて不図示のボルトにて連結される。なお、電力変換器１００は、第２カバー７１が下側に位置し、第１カバー７６が上側に位置する姿勢で車両に搭載される。
【００３２】
図７を参照して、変形例の第１ケース６０ａを説明する。図７に、第１ケース６０ａの部分断面図を示す。図７は、図６と同じ断面において第１ケース６０ａと積層体２の右側半分を省略した図である。第１ケース６０ａは、冷却器３の筒部３５に一体不可分に形成されている側壁６１ａに金属プレート８１がインサート成形されている。金属プレート８１の一端はフランジ６２ａ、６２ｂの縁６２ｃに露出している。また、第１ケース６０ａは、側壁６１ａの内側にて金属プレート８１と冷却器３の金属板１３を導通する金属ワイヤ８２を備えている。金属ワイヤ８２は、図７に表れていない他の金属板１３に対しても設けられている。第１ケース６０ａが車両に搭載された際、フランジの縁６２ｃに露出している金属プレート８１と車両のボディが電気的に接続される。
【００３３】
金属プレート８１は、樹脂製の側壁６１ａの強度を向上するだけでなく、パワーモジュール５が収容する半導体素子のスイッチングノイズを低減する効果も有する。その理由を説明する。先に述べたように、パワーモジュール５の放熱板５３（図４参照）は、パワーモジュール５の内部の半導体素子の電極と導通している。一方、放熱板５３は、絶縁板５４を挟んで金属板１３と対向している。それゆえ、放熱板５３と絶縁板５４と金属板１３はコンデンサを構成する。パワーモジュール５の内部の半導体素子のスイッチングノイズは、そのコンデンサを通じて金属板１３に到達する。一方、冷却器３の本体３０と第１ケース６０ａの側壁６１ａは樹脂製であり絶縁体である。それゆえ、図６に示した第１ケース６０の場合、放熱板５３と絶縁板５４と金属板１３が構成するコンデンサの一方の電極である金属板１３は、電気的に浮いている。
【００３４】
図７に示した第１ケース６０ａでは、金属板１３は、金属ワイヤ８２と金属プレート８１を通じて車両のボディと導通する。一般に車両では、ボディがグランド電位に設定されている。図７の第１ケース６０ａは、パワーモジュール５の半導体素子のスイッチングノイズを、冷却器３の金属板１３と金属ワイヤ８２とケース内部の金属プレート８１を通じて車両のボディへと導くことができる。
【００３５】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電力変換器１００は、次の構成を有している。電力変換器１００は、複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３が積層されている積層体２と、その積層体２を収容するケース（第１ケース６０、６０ａ）を備えている。複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３は一つずつ交互に積層されている。各冷却器３は、樹脂製の本体３０と、金属板１３を備えている。本体３０の内部には、冷媒の流路Ｐｓが設けられているとともに、隣接するパワーモジュール５と対向する位置に、流路Ｐｓに通じる開口３２が設けられている。本体３０には、また、積層方向からみたときにパワーモジュール５の両側の位置に、隣接する冷却器と連通する筒部３５が設けられている。金属板１３は、一方の面が開口３２を塞いでおり、他方の面がパワーモジュール５と接している。開口を塞いでいる面にはフィン１４が設けられている。ケース（第１ケース６０、６０ａ）は、樹脂製である。ケース（第１ケース６０、６０ａ）の側壁６１、６１ａが、樹脂の射出成形によって、積層体２において複数の冷却器３の筒部３５が積層方向に連続している部分に一体不可分に形成されている。ケース（第１ケース６０、６０ａ）は、本体３０の開口３２と金属板１３の間を封止するように、積層体２を積層方向に加圧しつつ積層体２をその側壁６１、６１ａに固定している。
【００３６】
実施例の積層体２は、複数のパワーモジュール５と複数の冷却器３が一つずつ交互に積層されている。積層の態様は実施例の態様に限られない。例えば、２個のパワーモジュールと１個の冷却器のセットが連続して積層されていてもよい。あるいは、積層体２の途中に別のデバイスが挿入されていてもよい。
【００３７】
実施例では説明しなかったが、図２に示すように、第１ケース６０は、積層体２の積層方向の前端（前端カバー４ａ）の一部及び後端（後端カバー４ｂ）の一部とも一体に形成されている。第１ハウジングは、積層体２の前端及び後端と一体不可分に結合していてもよいし、離間していてもよい。
【００３８】
第１ケース６０、６０ａの側壁６１は樹脂で作られており、金型内での樹脂の射出のときに積層体２の一部と一体不可分に形成されている。射出成形によって一体不可分に形成されているものか、あるいは、例えば接着されたものかは、接合面の分析によって判別することができる。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４０】
２：積層体
３、３ａ−３ｅ：冷却器
４ａ：前端カバー
４ｂ：後端カバー
５、５ａ−５ｄｄ：パワーモジュール
１２ａ、１２ｂ：ガスケット
１３ａ、１３ｂ：金属板
１４ａ、１４ｂ：フィン
３０：本体
３２ａ、３２ｂ：開口
３４ａ、３４ｂ：貫通孔
３５ａ、３５ｂ：筒部
５１：パッケージ
５２ａ、５２ｂ：半導体素子
５３ａ、５３ｂ：放熱板
５４ａ、５４ｂ：絶縁板
６０、６０ａ：第１ケース（ケース）
６１、６１ａ：側壁
７２：第２ケース
９１：冷媒供給管
９２：冷媒排出管
１００：電力変換器
【図１】
2016127772.tif 000003
【図２】
2016127772.tif 000004
【図３】
2016127772.tif 000005
【図４】
2016127772.tif 000006
【図５】
2016127772.tif 000007
【図６】
2016127772.tif 000008
【図７】
2016127772.tif 000009