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公開番号2025070860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023181446
出願日2023-10-20
発明の名称電力変換装置の冷却構造
出願人株式会社日立製作所,日立Astemo株式会社
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H01L 23/40 20060101AFI20250424BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電力変換装置の放熱性能を向上させる電力変換装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】電力変換装置1のの冷却構造は、半導体素子を内蔵するとともに少なくとも一方面に放熱面を有する複数の半導体モジュール2、半導体モジュールの放熱面と熱的に接続され、放熱フィン8を有する放熱部材3と、放熱部材3を支持するフレーム4と、放熱部材及びフレームを覆って放熱フィンを通る水路を形成するカバー5と、を備える。フレーム4には、放熱部材3がフレーム4に向かって嵌合される開口部41が形成され、嵌合された放熱部材3と開口部41との間がシール部材12、13により塞がれる。放熱部材3は、放熱フィン8の先端においてカバー5と接合され、カバー5に加えられる押圧力により半導体モジュール2の放熱面に向かって変位可能に構成される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子を内蔵するとともに少なくとも一方面に放熱面を有する半導体モジュールと、前記半導体モジュールの前記放熱面と熱的に接続され、放熱フィンを有する放熱部材と、前記放熱部材を支持するフレームと、前記放熱部材および前記フレームを覆って前記放熱フィンを通る水路を形成するカバーと、を備え、
前記フレームは、前記放熱部材が前記フレームに向かって嵌合される開口部が形成され、嵌合された前記放熱部材と前記開口部との間はシール部材により塞がれ、
前記放熱部材は、前記放熱フィンの先端において前記カバーと接合され、前記カバーに加えられる押圧力により前記半導体モジュールの前記放熱面に向かって変位可能に構成される電力変換装置の冷却構造。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記カバーは、前記カバーに加えられる前記押圧力により前記カバーを前記放熱面に向かって付勢する弾性部を有する電力変換装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記カバーは、板状の部材により構成され、
前記弾性部の板厚は、前記カバーの板厚よりも薄い電力変換装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項２に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記弾性部は、蛇腹構造である電力変換装置の冷却構造。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記カバーは、前記押圧力が付与される固定部と前記放熱フィンの先端に接合される押圧部と前記固定部と前記押圧部との間に設けられる弾性部とを備え、
前記弾性部は、前記固定部に付与された前記押圧力により前記押圧部を前記放熱面に向かって付勢する電力変換装置の冷却構造。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記シール部材は、前記開口部の内周と前記放熱部材の外周との間に設けられ、前記押圧力により前記放熱部材が前記半導体モジュールの前記放熱面に向かって変位する弾性部材で構成される電力変換装置の冷却構造。
【請求項７】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記カバーは、前記放熱フィンの先端が接合される面に、前記放熱フィンの先端が嵌合される溝部が形成される電力変換装置の冷却構造。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記カバーは、前記放熱フィンの先端が接合される面に、ロウ材を保持する溝部が形成される電力変換装置の冷却構造。
【請求項９】
請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記放熱フィンの先端には突起部が設けられ、
前記カバーは、前記放熱フィンの先端が接合される面に溝部が設けられ、前記放熱フィンの前記突起部が前記カバーの前記溝部に嵌合される電力変換装置の冷却構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電力変換装置の冷却構造において、
前記半導体モジュールは、複数個並列に設けられ、
前記カバーは、前記複数個の半導体モジュールを覆い、
前記フレームは、前記複数個の半導体モジュールのそれぞれの放熱面に対応して設けられた各放熱部材が嵌合される各開口部が形成され、
前記各放熱部材は、前記カバーに加えられる押圧力により前記各半導体モジュールの前記放熱面に向かって変位可能に構成される電力変換装置の冷却構造。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の冷却構造に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子のスイッチング動作により直流電力と交流電力とを相互に変換する電力変換装置は、電気自動車あるいはハイブリッド自動車等に幅広く利用されている。電力変換装置内の半導体素子はスイッチング動作により発熱し、電力変換装置の冷却構造には高い放熱性能が求められる。半導体素子を内蔵した半導体モジュールには、半導体素子からの発熱を冷却する放熱部材が、半導体モジュールの放熱面と熱的に接続して配置されている。放熱部材は放熱フィンを有し、冷却構造として、放熱フィンを通る水路が形成されている。
【０００３】
特許文献１には、第１の冷却ピンフィンの先端面と第２の冷却ピンフィンの先端面とが、入力荷重に応じて当接して相対変位し、この変位に伴って、半導体モジュールの一側面に接する第１のベースが変形し、半導体モジュールと第１のベースとの隙間を低減させる半導体モジュールの冷却装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、並列された複数のフィンを有するベースプレートと、複数のフィンを覆い、ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーとを備え、内部空間のうち、複数のフィンの上面に対向する部分には凹凸部が設けられたコールドプレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－１２６１１７号公報
特開２０１９－１６０８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の装置では、電力変換装置の放熱性能を向上させることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電力変換装置の冷却構造は、半導体素子を内蔵するとともに少なくとも一方面に放熱面を有する半導体モジュールと、前記半導体モジュールの前記放熱面と熱的に接続され、放熱フィンを有する放熱部材と、前記放熱部材を支持するフレームと、前記放熱部材および前記フレームを覆って前記放熱フィンを通る水路を形成するカバーと、を備え、前記フレームは、前記放熱部材が前記フレームに向かって嵌合される開口部が形成され、嵌合された前記放熱部材と前記開口部との間はシール部材により塞がれ、前記放熱部材は、前記放熱フィンの先端において前記カバーと接合され、前記カバーに加えられる押圧力により前記半導体モジュールの前記放熱面に向かって変位可能に構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力変換装置の放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電力変換装置の分解斜視図である。
電力変換装置の断面図である。
（ａ）～（ｄ）電力変換装置の組立工程を示す断面図である。
変形例１における電力変換装置の拡大断面図である。
変形例２における電力変換装置の拡大断面図である。
変形例３における電力変換装置の拡大断面図である。
変形例４における電力変換装置の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
（【００１１】以降は省略されています）

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