JP7683262B2

JP7683262B2 - Electrical equipment

Info

Publication number: JP7683262B2
Application number: JP2021049968A
Authority: JP
Inventors: 敦明横山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2025-05-27
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: JP2022148333A

Description

本発明は電気装置に関する。 The present invention relates to electrical devices.

特許文献１には、両面冷却型半導体モジュールの両側に冷媒チュ－ブ及びヒートシンクを配置し、これらを押さえ板、スルーボルト及びナットで挟圧する構造が開示されている。特許文献２には、半導体モジュールの両側に配置されたヒートシンクを板ばねで固定する構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a structure in which a refrigerant tube and a heat sink are placed on both sides of a double-sided cooling semiconductor module, and these are clamped with a pressure plate, through bolts, and nuts. Patent Document 2 discloses a structure in which the heat sinks placed on both sides of the semiconductor module are fixed with leaf springs.

特開２００１－３０８２４５号公報（例えば、図４参照）Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-308245 (see, for example, FIG. 4) 特許第５４０２７０２号（例えば、図２４参照）Patent No. 5402702 (see, for example, FIG. 24)

上述の技術それぞれでは、複数の冷却器の間に冷却対象を挟み込み、冷却対象との当接部位より外側で複数の冷却器を固定する構造が用いられている。このため、冷却器に印加された応力で冷却対象との接触圧を保持し、冷却器と冷却対象とを密着させるためには、冷却器に剛性が必要とされる。結果、冷却器に厚さが必要となり冷却器が大型化してしまう虞がある。 Each of the above technologies uses a structure in which the object to be cooled is sandwiched between multiple coolers, and the multiple coolers are fixed outside the contact area with the object to be cooled. For this reason, the coolers need to be rigid in order to maintain contact pressure with the object to be cooled using the stress applied to the coolers and to bring the coolers into close contact with the object to be cooled. As a result, the coolers need to be thick, which may result in them becoming larger.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、冷却対象との接触圧を保持しつつ小型化を図ることを目的とする。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to achieve miniaturization while maintaining contact pressure with the object to be cooled.

本発明のある態様の電気装置は、電子機器と、電子機器と接触して冷却する冷却器と、電子機器及び冷却器を収容するハウジングとを有する電気装置であって、電子機器又は冷却器の何れかと当接する当接部材と、当接部材とは当接しない電子機器又は冷却器の何れかに対して応力を印加する弾性部材とを有する。弾性部材は、冷却器と電子機器とが接触する所定箇所で応力が大きくなるよう配置されるとともに、当接部材に固定される。当接部材は、弾性部材との固定部に弾性構造を有する。 An electric device according to one aspect of the present invention is an electric device having an electronic device, a cooler that contacts the electronic device to cool it, and a housing that contains the electronic device and the cooler, and has a contact member that contacts either the electronic device or the cooler, and an elastic member that applies stress to either the electronic device or the cooler that does not contact the contact member. The elastic member is arranged so that stress is large at a predetermined location where the cooler and the electronic device contact each other , and is fixed to the contact member. The contact member has an elastic structure at a fixed portion with the elastic member .

本発明の別の態様による電気装置は、電子機器と、電子機器と接触して冷却する冷却器と、電子機器及び冷却器を収容するハウジングとを有する電気装置であって、電子機器又は冷却器の何れかと当接する当接部材と、当接部材とは当接しない電子機器又は冷却器の何れかに対して応力を印加する弾性部材とを有する。弾性部材は、冷却器と電子機器とが接触する所定箇所で応力が大きくなるように配置され、冷却器は、弾性部材からの付勢力により所定箇所で応力が大きくなる変形構造を有する。所定箇所は、電子機器の配置部であり、変形構造は、配置部において、冷却器の伝熱面の平坦性の悪化度合いを示す平面度が大きい方向に剛性が低い構造である。 According to another aspect of the present invention, an electric device includes an electronic device, a cooler that contacts the electronic device to cool it, and a housing that contains the electronic device and the cooler, and includes a contact member that contacts either the electronic device or the cooler, and an elastic member that applies stress to either the electronic device or the cooler that does not contact the contact member. The elastic member is disposed so that stress is large at a predetermined location where the cooler and the electronic device contact each other, and the cooler has a deformation structure in which stress is large at the predetermined location due to the biasing force from the elastic member. The predetermined location is a placement portion of the electronic device, and the deformation structure is a structure in which rigidity is low in a direction in which flatness, which indicates the degree of deterioration of flatness of the heat transfer surface of the cooler, is large at the placement portion.

これらの態様によれば、冷却器と電子機器とが接触する所定箇所で応力を大きくすることができる。このため、冷却器を厚くせずに済み、冷却対象となる電子機器との接触圧を保持しつつ小型化を図ることが可能になる。また、このように接触圧を保持することで、当接部材側に弾性部材を設ける必要がなくなり、これによっても小型化に資することができる。 According to these aspects, it is possible to increase the stress at a specific location where the cooler and the electronic device come into contact. This makes it possible to avoid making the cooler thicker and to achieve miniaturization while maintaining the contact pressure with the electronic device to be cooled. Furthermore, by maintaining the contact pressure in this way, it is no longer necessary to provide an elastic member on the contact member side, which also contributes to miniaturization.

インバータの分解図である。FIG. 冷却器ユニットの分解図である。FIG. 第２冷却器の正面図である。FIG. 図３に示す矢視Ａで第２冷却器を見た図である。4 is a view of the second cooler as viewed in the direction of arrow A shown in FIG. 3 . 図３に示すＢ－Ｂ断面で第２冷却器を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the second cooler at the cross section BB shown in FIG. 3. 第２実施形態における冷却器ユニットをコンデンサとともに示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a cooling unit according to a second embodiment together with a condenser. 図６に示すＥ－Ｅ断面で板ばねを示す図である。7 is a diagram showing a leaf spring in cross section along the line E-E shown in FIG. 6. 図７に示す矢視Ｅで固定部を示す図である。8 is a view showing a fixing portion as viewed in the direction of an arrow E shown in FIG. 7 .

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.

（第１実施形態）
図１はインバータ１の分解図である。図２は冷却器ユニット３の分解図である。図１ではモータ１０とともにインバータ１の要部を分解した状態で示す。図２では第２冷却器３２を半導体モジュール５から外した状態で冷却器ユニット３を示す。 First Embodiment
Fig. 1 is an exploded view of the inverter 1. Fig. 2 is an exploded view of the cooler unit 3. Fig. 1 shows the main parts of the inverter 1 in an exploded state together with the motor 10. Fig. 2 shows the cooler unit 3 in a state where the second cooler 32 is removed from the semiconductor module 5.

インバータ１は電気装置の一例であり、モータ１０に設けられる。モータ１０はモータハウジング１０１とモータ電極１０２とを有する。モータハウジング１０１の一端面中央には円孔からなる開口部Ｏが設けられる。モータ電極１０２は開口部Ｏの内壁に設けられる。モータ電極１０２は周方向に沿って複数（ここでは６個）設けられ、均等配置とされる。 The inverter 1 is an example of an electric device and is provided in the motor 10. The motor 10 has a motor housing 101 and a motor electrode 102. An opening O consisting of a circular hole is provided in the center of one end face of the motor housing 101. The motor electrode 102 is provided on the inner wall of the opening O. Multiple motor electrodes 102 (six in this example) are provided along the circumferential direction and are evenly spaced.

インバータ１はモータ１０とともにインバータ一体型モータを構成する。インバータ１はコンデンサ２と冷却器ユニット３と制御基板４と半導体モジュール５とインバータハウジング６とインバータカバー７とを有する。コンデンサ２、冷却器ユニット３及び制御基板４はこの順にモータ１０の軸方向に配置され、コンデンサ２はモータ１０と冷却器ユニット３との間に配置される。 The inverter 1 and the motor 10 constitute an inverter-integrated motor. The inverter 1 has a capacitor 2, a cooler unit 3, a control board 4, a semiconductor module 5, an inverter housing 6, and an inverter cover 7. The capacitor 2, the cooler unit 3, and the control board 4 are arranged in this order in the axial direction of the motor 10, and the capacitor 2 is arranged between the motor 10 and the cooler unit 3.

コンデンサ２は平滑コンデンサであり、フィルムコンデンサエレメント等の複数のコンデンサエレメントをケース２１に収納してモジュール化したコンデンサモジュールにより構成される。ケース２１は円筒状の形状を有し、ケース２１の外周部には固定部２１１が円周方向に沿って複数（ここでは６個）配置される。固定部２１１は板状に延伸することで弾性構造を有した構成とされる。ケース２１の外周部にはさらに、正極及び負極からなるＰＮ電極２２が円周方向に沿って複数（ここでは６個）配置される。固定部２１１とＰＮ電極２２とは均等配置とされる。 The capacitor 2 is a smoothing capacitor, and is composed of a capacitor module in which multiple capacitor elements, such as film capacitor elements, are housed in a case 21 to form a module. The case 21 has a cylindrical shape, and multiple (six in this case) fixed parts 211 are arranged along the circumferential direction on the outer periphery of the case 21. The fixed parts 211 are configured to have an elastic structure by being stretched into a plate shape. Additionally, multiple (six in this case) PN electrodes 22 consisting of positive and negative electrodes are arranged along the circumferential direction on the outer periphery of the case 21. The fixed parts 211 and the PN electrodes 22 are evenly arranged.

冷却器ユニット３は第１冷却器３１と第２冷却器３２と板ばね３３とを有し、冷却対象である半導体モジュール５を冷却する。冷却器ユニット３は第１冷却器３１、半導体モジュール５及び第２冷却器３２がこの順に積層された構造を有し、第１冷却器３１が半導体モジュール５から見てモータ１０側に配置される。 The cooler unit 3 has a first cooler 31, a second cooler 32, and a leaf spring 33, and cools the semiconductor module 5, which is the object to be cooled. The cooler unit 3 has a structure in which the first cooler 31, the semiconductor module 5, and the second cooler 32 are stacked in this order, and the first cooler 31 is disposed on the motor 10 side when viewed from the semiconductor module 5.

第１冷却器３１は冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２を有し、内部に冷媒を流通させる。第１冷却器３１は円筒状の形状を有し、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２は第１冷却器３１の外周部に互いに対向するように設けられる。このため、冷媒は第１冷却器３１を周方向に流通する。第１冷却器３１は例えば、円筒状の本体部分の両端にリング状の薄板をロウ付け等で張り合わせることにより形成される。第１冷却器３１ではリング状の端面が半導体モジュール５の配置面を構成する。第１冷却器３１と半導体モジュール５との間には熱伝導性接着剤等のサーマルインターフェースマテリアルが設けられる。これにより、第１冷却器３１及び半導体モジュール５の平面度に起因して生じる第１冷却器３１及び半導体モジュール５間の隙間が埋められ、半導体モジュール５の冷却効果が高まる。半導体モジュール５は電子機器の一例であり、第１冷却器３１及び第２冷却器３２の冷却対象とされる。半導体モジュール５は第１冷却器３１及び第２冷却器３２間に円周方向に沿って複数（ここでは半導体モジュール５ａから５ｆの６個）設けられる。半導体モジュール５は均等配置とされる。第２冷却器３２は冷媒入口３２１及び冷媒出口３２２を有し、第１冷却器３１と同様に構成される。 The first cooler 31 has a refrigerant inlet 311 and a refrigerant outlet 312, and circulates the refrigerant inside. The first cooler 31 has a cylindrical shape, and the refrigerant inlet 311 and the refrigerant outlet 312 are provided so as to face each other on the outer periphery of the first cooler 31. Therefore, the refrigerant circulates in the circumferential direction through the first cooler 31. The first cooler 31 is formed, for example, by bonding ring-shaped thin plates to both ends of a cylindrical main body portion by brazing or the like. In the first cooler 31, the ring-shaped end surface forms the placement surface of the semiconductor module 5. A thermal interface material such as a thermally conductive adhesive is provided between the first cooler 31 and the semiconductor module 5. This fills the gap between the first cooler 31 and the semiconductor module 5 caused by the flatness of the first cooler 31 and the semiconductor module 5, and the cooling effect of the semiconductor module 5 is enhanced. The semiconductor module 5 is an example of an electronic device, and is the cooling target of the first cooler 31 and the second cooler 32. A plurality of semiconductor modules 5 (six in this case, semiconductor modules 5a to 5f) are provided along the circumferential direction between the first cooler 31 and the second cooler 32. The semiconductor modules 5 are evenly spaced. The second cooler 32 has a refrigerant inlet 321 and a refrigerant outlet 322, and is configured in the same manner as the first cooler 31.

板ばね３３は板状弾性体であり、第２冷却器３２に配置される。板ばね３３は例えば金属製であり、屈曲した板状の延伸部材により構成される。板ばね３３は挟圧部３３１と固定部３３２とを有する。挟圧部３３１は第２冷却器３２に配置される。固定部３３２は挟圧部３３１に連なり先端部がケース２１の固定部２１１に配置されるように屈曲する。固定部３３２が固定部２１１に固定されることにより、板ばね３３はコンデンサ２に固定される。固定部３３２は締結ボルトにより固定部２１１に固定される。締結ボルトには固定した状態で板ばね３３からの力が作用する。このため、板ばね３３を用いることで締結ボルトの振動による緩み防止が図られ、これにより板ばね３３の脱落防止が図られる。 The leaf spring 33 is a plate-shaped elastic body and is arranged in the second cooler 32. The leaf spring 33 is made of, for example, metal and is composed of a bent plate-shaped extension member. The leaf spring 33 has a clamping portion 331 and a fixing portion 332. The clamping portion 331 is arranged in the second cooler 32. The fixing portion 332 is connected to the clamping portion 331 and is bent so that its tip is arranged in the fixing portion 211 of the case 21. The fixing portion 332 is fixed to the fixing portion 211, thereby fixing the leaf spring 33 to the capacitor 2. The fixing portion 332 is fixed to the fixing portion 211 by a fastening bolt. A force from the leaf spring 33 acts on the fastening bolt in a fixed state. Therefore, by using the leaf spring 33, loosening due to vibration of the fastening bolt is prevented, and thus the leaf spring 33 is prevented from falling off.

板ばね３３は、第１冷却器３１及び第２冷却器３２と半導体モジュール５とが接触する所定箇所で応力が大きくなるよう配置される。所定箇所は例えば後述する配置部３２３とされる。板ばね３３は、第１冷却器３１、半導体モジュール５及び第２冷却器３２の積層方向に沿って見た場合に、半導体モジュール５と重なり合いを有するように配置される。これにより、第２冷却器３２が薄く低剛性であっても、板ばね３３の挟圧力により半導体モジュール５及び第２冷却器３２を密着させることができる。半導体モジュール５及び第１冷却器３１についても同様である。また、板ばね３３は薄いので冷却器ユニット３の小型化に寄与する。板ばね３３は複数の半導体モジュール５（半導体モジュール５ａから５ｆ）に対応させて複数設けられる。このため、板ばね３３は円周方向に沿って複数（ここでは板ばね３３ａから３３ｆの６個）設けられる。固定部２１１についても同様である。複数の半導体モジュール５は直流電力を交流電力に変換してモータ１０に供給するパワーモジュールを構成する。 The leaf spring 33 is arranged so that the stress is large at a predetermined location where the first cooler 31 and the second cooler 32 contact the semiconductor module 5. The predetermined location is, for example, the arrangement portion 323 described later. The leaf spring 33 is arranged so as to overlap the semiconductor module 5 when viewed along the stacking direction of the first cooler 31, the semiconductor module 5, and the second cooler 32. As a result, even if the second cooler 32 is thin and has low rigidity, the semiconductor module 5 and the second cooler 32 can be tightly attached by the clamping pressure of the leaf spring 33. The same applies to the semiconductor module 5 and the first cooler 31. In addition, since the leaf spring 33 is thin, it contributes to the miniaturization of the cooler unit 3. A plurality of leaf springs 33 are provided corresponding to a plurality of semiconductor modules 5 (semiconductor modules 5a to 5f). For this reason, a plurality of leaf springs 33 (six leaf springs 33a to 33f in this case) are provided along the circumferential direction. The same applies to the fixing portion 211. Multiple semiconductor modules 5 form a power module that converts DC power to AC power and supplies it to the motor 10.

上記のように設けられた板ばね３３は第２冷却器３２に対して応力を印加し、積層された第１冷却器３１、半導体モジュール５及び第２冷却器３２を第２冷却器３２側からコンデンサ２に押し付ける。換言すれば、板ばね３３は第２冷却器３２を介して第１冷却器３１をコンデンサ２のケース２１に当接させる。板ばね３３は第２冷却器３２に対して応力を直接印加する。板ばね３３は弾性部材に相当し、コンデンサ２のケース２１は当接部材に相当する。当接部材はインバータハウジング６とされてもよい。ケース２１とインバータハウジング６とはともにインバータ１の構成部材であり、インバータ１の構成部材により当接部材を構成すれば、インバータ１をモータ１０とは別に個別的に組み立てることができる。また、ケース２１により当接部材を構成すれば、冷却器ユニット３を予め組み立てた上でインバータハウジング６に設けることができるので、冷却器ユニット３の組付性が向上する。積層された第１冷却器３１、半導体モジュール５及び第２冷却器３２は、インバータハウジング６の内壁のほか、例えばこれらが押し付けられるように設けられたブラケット等の部品に押し付けられてもよい。このようなケース２１、インバータハウジング６以外の他の部品でも当接部材を構成し、また、インバータ１の構成部材を構成することができる。 The leaf spring 33 provided as described above applies stress to the second cooler 32, and presses the stacked first cooler 31, semiconductor module 5, and second cooler 32 against the capacitor 2 from the second cooler 32 side. In other words, the leaf spring 33 abuts the first cooler 31 against the case 21 of the capacitor 2 via the second cooler 32. The leaf spring 33 directly applies stress to the second cooler 32. The leaf spring 33 corresponds to an elastic member, and the case 21 of the capacitor 2 corresponds to an abutting member. The abutting member may be the inverter housing 6. Both the case 21 and the inverter housing 6 are components of the inverter 1, and if the abutting member is formed from the components of the inverter 1, the inverter 1 can be assembled separately from the motor 10. In addition, if the abutting member is formed from the case 21, the cooler unit 3 can be assembled in advance and then provided on the inverter housing 6, improving the assembly of the cooler unit 3. The stacked first cooler 31, semiconductor module 5, and second cooler 32 may be pressed against the inner wall of the inverter housing 6, or against a part such as a bracket against which they are pressed. Other parts than the case 21 and inverter housing 6 can also constitute the abutment members and can also constitute components of the inverter 1.

制御基板４は複数の半導体モジュール５の制御回路を実装する基板であり、制御信号接続部４１を有する。制御信号接続部４１にはプレスフィットや半田付けにより制御信号端子５１が接続される。制御信号接続部４１は複数の半導体モジュール５の制御信号端子５１（制御信号端子５１ａから５１ｆ）に対応させて複数（ここでは制御信号接続部４１ａから４１ｆの６個）設けられる。 The control board 4 is a board on which the control circuits of the multiple semiconductor modules 5 are mounted, and has a control signal connection section 41. The control signal terminal 51 is connected to the control signal connection section 41 by press-fit or soldering. A plurality of control signal connection sections 41 (here, six control signal connection sections 41a to 41f) are provided in correspondence with the control signal terminals 51 (control signal terminals 51a to 51f) of the multiple semiconductor modules 5.

半導体モジュール５は制御信号端子５１のほか、正極及び負極からなるＰＮ電極５２と出力電極５３とを有する。ＰＮ電極５２は第１冷却器３１及び第２冷却器３２より径方向外側に配置される。複数のＰＮ電極５２（ＰＮ電極５２ａから５２ｆ）それぞれにつき、ＰＮ電極５２は溶接等によりインバータ１のＰＮ電極２２に接続される。出力電極５３は第１冷却器３１及び第２冷却器３２より径方向内側に配置される。複数の出力電極５３（出力電極５３ａから５３ｆ）それぞれにつき、出力電極５３は溶接等によりモータ電極１０２に接続される。 The semiconductor module 5 has a control signal terminal 51, a PN electrode 52 consisting of a positive electrode and a negative electrode, and an output electrode 53. The PN electrode 52 is arranged radially outward from the first cooler 31 and the second cooler 32. Each of the multiple PN electrodes 52 (PN electrodes 52a to 52f) is connected to the PN electrode 22 of the inverter 1 by welding or the like. The output electrode 53 is arranged radially inward from the first cooler 31 and the second cooler 32. Each of the multiple output electrodes 53 (output electrodes 53a to 53f) is connected to the motor electrode 102 by welding or the like.

インバータハウジング６は、コンデンサ２、冷却器ユニット３、制御基板４等のインバータ１の構成部品を収容する。インバータハウジング６は有底円筒状の形状を有し、インバータハウジング６の底壁部には開口部Ｏに対応させて開口部が設けられる。インバータカバー７は円盤状の形状を有し、コンデンサ２、冷却器ユニット３、制御基板４等のインバータ１の構成部品を収容したインバータハウジング６に蓋をする。冷却器ユニット３はコンデンサ２をさらに含む構成と把握することもできる。 The inverter housing 6 houses the components of the inverter 1, such as the capacitor 2, the cooler unit 3, and the control board 4. The inverter housing 6 has a cylindrical shape with a bottom, and an opening is provided in the bottom wall of the inverter housing 6 corresponding to the opening O. The inverter cover 7 has a disk shape, and covers the inverter housing 6, which houses the components of the inverter 1, such as the capacitor 2, the cooler unit 3, and the control board 4. The cooler unit 3 can also be understood as further including the capacitor 2.

図３は第２冷却器３２の正面図である。図４は図３に示す矢視Ａで第２冷却器３２を見た図である。図５は図３に示すＢ－Ｂ断面で第２冷却器３２を示す図である。第２冷却器３２は複数の配置部３２３（配置部３２３ａから３２３ｆ）を有する。配置部３２３それぞれには半導体モジュール５が配置される。図３において半導体モジュール５は紙面裏側から配置部３２３に当接される。第２冷却器３２は互いに隣り合う配置部３２３同士の間にビード３２４を有する。複数のビード３２４（ビード３２４ａから３２４ｆ）それぞれは径方向に沿って溝状に設けられる。複数のビード３２４それぞれは半導体モジュール５との伝熱面とは反対側の面に形成される。複数のビード３２４それぞれは半導体モジュール５との伝熱面に設けられてもよい。ビード３２４は互いに隣り合う配置部３２３同士間における第２冷却器３２の剛性を低下させる。 Figure 3 is a front view of the second cooler 32. Figure 4 is a view of the second cooler 32 as viewed from the arrow A in Figure 3. Figure 5 is a view of the second cooler 32 in the cross section B-B in Figure 3. The second cooler 32 has a plurality of arrangement parts 323 (arrangement parts 323a to 323f). A semiconductor module 5 is arranged in each of the arrangement parts 323. In Figure 3, the semiconductor module 5 is abutted against the arrangement part 323 from the back side of the paper. The second cooler 32 has beads 324 between adjacent arrangement parts 323. Each of the plurality of beads 324 (beads 324a to 324f) is provided in a groove shape along the radial direction. Each of the plurality of beads 324 is formed on the surface opposite to the heat transfer surface with the semiconductor module 5. Each of the plurality of beads 324 may be provided on the heat transfer surface with the semiconductor module 5. The beads 324 reduce the rigidity of the second cooler 32 between the adjacent arrangement parts 323.

従って、第２冷却器３２では板ばね３３からの付勢力により配置部３２３で応力が大きくなる。これにより、複数の配置部３２３間に高さのばらつきがあっても、一部の半導体モジュール５と第２冷却器３２の伝熱面との間での密着性の低下が抑制される。結果、半導体モジュール５の冷却効果が高まる。 Therefore, in the second cooler 32, stress is increased in the placement portion 323 due to the biasing force from the leaf spring 33. As a result, even if there is variation in height between the multiple placement portions 323, a decrease in adhesion between some of the semiconductor modules 5 and the heat transfer surface of the second cooler 32 is suppressed. As a result, the cooling effect of the semiconductor modules 5 is improved.

第２冷却器３２はフィン３２５をさらに有する。フィン３２５は例えばロウ付けにより第２冷却器３２内に固定される。フィン３２５を第２冷却器３２内に設けることで、半導体モジュール５の冷却効果が高まる。フィン３２５は流路Ｆを複数配列し、流路Ｆの配列方向で流路Ｆの延伸方向より剛性が低いフィン形状を有する。流路Ｆはフィン３２５の凹凸形状により凹状の部分及び凸状の部分それぞれに形成される。フィン形状は例えば放射状に流路Ｆを複数配列した形状とされる。フィン形状は流路Ｆの延伸方向に直交する方向に流路Ｆを複数配列した形状とされてもよい。フィン３２５は第２冷却器３２の内側の側壁及び外側の側壁と離間して配置される。 The second cooler 32 further includes fins 325. The fins 325 are fixed in the second cooler 32 by brazing, for example. By providing the fins 325 in the second cooler 32, the cooling effect of the semiconductor module 5 is enhanced. The fins 325 have a fin shape in which a plurality of flow paths F are arranged, and the rigidity in the arrangement direction of the flow paths F is lower than that in the extension direction of the flow paths F. The flow paths F are formed into concave and convex portions due to the uneven shape of the fins 325. The fin shape is, for example, a shape in which a plurality of flow paths F are arranged radially. The fin shape may also be a shape in which a plurality of flow paths F are arranged in a direction perpendicular to the extension direction of the flow paths F. The fins 325 are arranged at a distance from the inner sidewall and the outer sidewall of the second cooler 32.

フィン３２５は矢印Ｃで示す方向に剛性の低い向き、つまり凹凸の配列方向を合わせて配置される。矢印Ｃは第２冷却器３２の接線方向を示し、第２冷却器３２の伝熱面の平面度が大きい方向に対応する。これは、第２冷却器３２は径方向よりも周方向に長く、径方向よりも周方向に伝熱面の平坦性が悪化することによる。このようにフィン３２５を配置することで、伝熱面が半導体モジュール５に密着し易くなる。また、フィン形状が複数の流路Ｆを配列した規則的な形状なので、フィン３２５の量産性も高い。 The fins 325 are arranged in the direction indicated by the arrow C with the least rigidity, i.e., with the direction of the arrangement of the concaves and convexes aligned. Arrow C indicates the tangential direction of the second cooler 32, and corresponds to the direction in which the flatness of the heat transfer surface of the second cooler 32 is greatest. This is because the second cooler 32 is longer in the circumferential direction than in the radial direction, and the flatness of the heat transfer surface is worse in the circumferential direction than in the radial direction. By arranging the fins 325 in this way, the heat transfer surface can be easily brought into close contact with the semiconductor module 5. In addition, because the fins have a regular shape with multiple flow paths F arranged in a row, the fins 325 are also highly suitable for mass production.

フィン３２５は配置部３２３に設けられ、互いに隣り合う配置部３２３同士の間には設けられない。これにより、互いに隣り合う配置部３２３同士の間に、配置部３２３それぞれより剛性が低い低剛性部位が形成される。従って、一部の半導体モジュール５と第２冷却器３２の伝熱面との間で密着性が低下しないようにすることができ、半導体モジュール５の冷却効果が高まる。 The fins 325 are provided on the placement sections 323, and are not provided between adjacent placement sections 323. As a result, between adjacent placement sections 323, low-rigidity areas that are less rigid than the placement sections 323 are formed. This makes it possible to prevent a decrease in adhesion between some of the semiconductor modules 5 and the heat transfer surface of the second cooler 32, thereby improving the cooling effect of the semiconductor modules 5.

配置部３２３は所定箇所に相当し、ビード３２４は低剛性部位に相当する。第２冷却器３２ではビード３２４により変形構造が実現されるとともに、フィン３２５により変形構造が形成される。第１冷却器３１も第２冷却器３２と同様に構成される。これにより、第１冷却器３１の伝熱面と半導体モジュール５との密着性も高められる。第１冷却器３１及び第２冷却器３２のうちいずれか一方のみが変形構造を有してもよい。この場合も、第１冷却器３１と第２冷却器３２とを含む冷却器が変形構造を有することに相当する。 The placement portion 323 corresponds to a predetermined location, and the bead 324 corresponds to a low rigidity portion. In the second cooler 32, the bead 324 realizes a deformable structure, and the fins 325 form the deformable structure. The first cooler 31 is configured in the same manner as the second cooler 32. This also improves the adhesion between the heat transfer surface of the first cooler 31 and the semiconductor module 5. Only one of the first cooler 31 and the second cooler 32 may have a deformable structure. In this case, too, this corresponds to the cooler including the first cooler 31 and the second cooler 32 having a deformable structure.

次に本実施形態の主な作用効果について説明する。 Next, we will explain the main effects of this embodiment.

インバータ１は、半導体モジュール５と、半導体モジュール５と接触して冷却する第１冷却器３１及び第２冷却器３２と、半導体モジュール５及び第１冷却器３１を収容するインバータハウジング６とを有する。インバータ１は、第１冷却器３１及び第２冷却器３２を含む冷却器を備える。第１冷却器３１、半導体モジュール５及び第２冷却器３２はこの順に積層される。インバータ１は、第１冷却器３１と当接するケース２１と、第２冷却器３２に対して応力を印加する板ばね３３とを有する。板ばね３３は、第１冷却器３１及び第２冷却器３２と半導体モジュール５とが接触する所定箇所、つまり配置部３２３、及び第１冷却器３１における半導体モジュール５の配置部で応力が大きくなるように配置される。このような構成によれば、所定箇所で応力を大きくすることができる。このため、第１冷却器３１や第２冷却器３２を厚くせずに済み、冷却対象となる半導体モジュール５との接触圧を保持しつつ小型化を図ることが可能になる。またこのように接触圧を保持することで、ケース２１側に板ばね３３を設ける必要がなくなり、これによっても小型化に資することができる。 The inverter 1 has a semiconductor module 5, a first cooler 31 and a second cooler 32 that contact and cool the semiconductor module 5, and an inverter housing 6 that accommodates the semiconductor module 5 and the first cooler 31. The inverter 1 is equipped with a cooler including the first cooler 31 and the second cooler 32. The first cooler 31, the semiconductor module 5, and the second cooler 32 are stacked in this order. The inverter 1 has a case 21 that contacts the first cooler 31, and a leaf spring 33 that applies stress to the second cooler 32. The leaf spring 33 is arranged so that stress is large at a predetermined location where the first cooler 31 and the second cooler 32 contact the semiconductor module 5, that is, the arrangement portion 323, and the arrangement portion of the semiconductor module 5 in the first cooler 31. With this configuration, it is possible to increase the stress at a predetermined location. Therefore, it is not necessary to make the first cooler 31 or the second cooler 32 thick, and it is possible to achieve miniaturization while maintaining the contact pressure with the semiconductor module 5 to be cooled. Furthermore, by maintaining the contact pressure in this manner, there is no need to provide a leaf spring 33 on the case 21 side, which also contributes to miniaturization.

第２冷却器３２は、板ばね３３からの付勢力により配置部３２３で応力が大きくなる変形構造を有する。このような構成によれば、配置部３２３で応力が大きくなる変形構造を有するので、板ばね３３からの付勢力により半導体モジュール５に応力が印加される部分で応力を大きくすることが可能になる。このため、第２冷却器３２を厚くせずに済み、半導体モジュール５との接触圧を保持しつつ小型化を図ることが可能になる。第１冷却器３１についても同様である。 The second cooler 32 has a deformation structure in which stress is increased at the placement portion 323 due to the biasing force from the leaf spring 33. With this configuration, since the second cooler 32 has a deformation structure in which stress is increased at the placement portion 323, it is possible to increase the stress at the portion where stress is applied to the semiconductor module 5 by the biasing force from the leaf spring 33. This makes it possible to avoid making the second cooler 32 thicker and to achieve miniaturization while maintaining contact pressure with the semiconductor module 5. The same applies to the first cooler 31.

変形構造は、互いに隣り合う配置部３２３同士の間に配置部３２３それぞれより剛性が低い低剛性部位を有する構造とされる。このような構成によれば、互いに隣り合う配置部３２３同士の間で第２冷却器３２が変形し易くなる。このため、半導体モジュール５を複数挟圧する際に高さのばらつきがあっても、第２冷却器３２の伝熱面と半導体モジュール５との密着性を高めることができ、これにより熱抵抗を小さくすることができる。また、挟圧力をより低く設定することができるので、板ばね３３を薄くすることにより小型化を図ることができる。第１冷却器３１についても同様である。 The deformation structure has low rigidity areas between adjacent arrangement parts 323 that have lower rigidity than each of the arrangement parts 323. With this configuration, the second cooler 32 is more likely to deform between adjacent arrangement parts 323. Therefore, even if there is variation in height when multiple semiconductor modules 5 are clamped, the adhesion between the heat transfer surface of the second cooler 32 and the semiconductor modules 5 can be increased, thereby reducing the thermal resistance. In addition, because the clamping pressure can be set lower, the leaf springs 33 can be made thinner to achieve miniaturization. The same applies to the first cooler 31.

変形構造は、第２冷却器３２内で配置部３２３にフィン３２５を設ける一方、互いに隣り合う配置部３２３同士の間にフィン３２５を設けないことにより、低剛性部位が形成された構造とされる。このような構成によれば、第２冷却器３２の伝熱面と半導体モジュール５との密着性を向上させつつ、冷媒の流路圧力損失を低くすることができる。第１冷却器３１についても同様である。 The modified structure is a structure in which fins 325 are provided on the arrangement parts 323 in the second cooler 32, but fins 325 are not provided between adjacent arrangement parts 323, resulting in low rigidity areas. With this configuration, it is possible to improve the adhesion between the heat transfer surface of the second cooler 32 and the semiconductor module 5 while reducing the flow path pressure loss of the refrigerant. The same applies to the first cooler 31.

変形構造は、配置部３２３において第２冷却器３２の伝熱面の平面度が大きい方向に剛性が低い構造とされる。このような構成によれば、伝熱面の平面度が大きい方向に配置部３２３が変形し易くなるので、伝熱面と半導体モジュール５との密着性を高めることができ、これにより熱抵抗を小さくすることができる。また、挟圧力をより低く設定することができるので、板ばね３３を薄くすることにより小型化を図ることができる。第１冷却器３１についても同様である。 The deformation structure is a structure in which the rigidity is low in the direction in which the flatness of the heat transfer surface of the second cooler 32 is large in the placement section 323. With this configuration, the placement section 323 is more likely to deform in the direction in which the flatness of the heat transfer surface is large, so that the adhesion between the heat transfer surface and the semiconductor module 5 can be increased, thereby reducing the thermal resistance. In addition, because the clamping pressure can be set lower, the leaf spring 33 can be made thinner to achieve miniaturization. The same applies to the first cooler 31.

インバータ１の冷却器ユニット３は流路Ｆを複数配列し、流路Ｆの配列方向で流路Ｆの延伸方向より剛性が低いフィン形状を有するフィン３２５をさらに備える。変形構造は、第２冷却器３２の伝熱面の平面度が大きい方向に流路Ｆの配列方向を合わせて第２冷却器３２内にフィン３２５を配置した構造とされる。このような構成によれば、伝熱面の平面度が大きい方向に剛性の低い向きを合わせてフィン３２５を配置するので、伝熱面を半導体モジュール５に密着させ易くすることができる。また、規則的なフィン形状なのでフィン３２５の量産性も高めることができる。第１冷却器３１についても同様である。 The cooler unit 3 of the inverter 1 has a plurality of flow paths F arranged, and further includes fins 325 having a fin shape with lower rigidity in the arrangement direction of the flow paths F than in the extension direction of the flow paths F. The modified structure is a structure in which the fins 325 are arranged in the second cooler 32 with the arrangement direction of the flow paths F aligned with the direction in which the flatness of the heat transfer surface of the second cooler 32 is large. With this configuration, the fins 325 are arranged with a direction of low rigidity aligned with the direction in which the flatness of the heat transfer surface is large, making it easier to bring the heat transfer surface into close contact with the semiconductor module 5. In addition, the regular fin shape also improves the mass productivity of the fins 325. The same applies to the first cooler 31.

コンデンサ２のケース２１は、板ばね３３との固定部２１１に弾性構造を有する。このような構成によれば、第１冷却器３１側から半導体モジュール５を挟圧する弾性部材を設けずに済むので、冷却器ユニット３を薄くすることができる。 The case 21 of the capacitor 2 has an elastic structure at the fixing portion 211 with the leaf spring 33. With this configuration, it is not necessary to provide an elastic member that clamps the semiconductor module 5 from the first cooler 31 side, so the cooler unit 3 can be made thinner.

（第２実施形態）
図６は本実施形態における冷却器ユニット３をコンデンサ２とともに示す図である。図７は図６に示すＥ－Ｅ断面で板ばね３４を示す図である。図８は図７に示す矢視Ｅで固定部３４３を示す図である。図６では半導体モジュール５を簡略化して示す。 Second Embodiment
Fig. 6 is a diagram showing the cooler unit 3 in this embodiment together with the condenser 2. Fig. 7 is a diagram showing the leaf spring 34 in the E-E cross section shown in Fig. 6. Fig. 8 is a diagram showing the fixing part 343 as seen from the arrow E in Fig. 7. In Fig. 6, the semiconductor module 5 is shown in a simplified form.

図６に示すように、本実施形態における冷却器ユニット３は、板ばね３３の代わりに板ばね３４を備える点以外、第１実施形態と同様に構成される。板ばね３４は挟圧部３４１と接続部３４２と固定部３４３とを有する。挟圧部３４１は第２冷却器３２に配置される。挟圧部３４１は積層方向に沿って見た場合に半導体モジュール５と重なり合いを有するように配置される。挟圧部３４１は複数の半導体モジュール５に対応させて複数（挟圧部３４１ａから３４１ｆの６個）設けられる。接続部３４２は互いに隣り合う挟圧部３４１同士を接続し、リング状の本体部を形成する。固定部３４３は接続部３４２に連なり先端部がケース２１の固定部２１１に配置されるように屈曲する。接続部３４２と固定部３４３とはともに複数（接続部３４２ａから３４２ｆの６個と、固定部３４３ａから３４３ｆの６個）設けられる。板ばね３４は複数の半導体モジュール５に共通の単一弾性部材を構成する。このような構成によれば、弾性部材を複数備えずに済むので、組み立て作業性を高めることができる。 As shown in FIG. 6, the cooler unit 3 in this embodiment is configured similarly to the first embodiment, except that it includes a leaf spring 34 instead of the leaf spring 33. The leaf spring 34 has a clamping portion 341, a connecting portion 342, and a fixing portion 343. The clamping portion 341 is disposed in the second cooler 32. The clamping portion 341 is disposed so as to overlap with the semiconductor module 5 when viewed along the stacking direction. A plurality of clamping portions 341 (six clamping portions 341a to 341f) are provided corresponding to a plurality of semiconductor modules 5. The connecting portion 342 connects adjacent clamping portions 341 to each other to form a ring-shaped main body. The fixing portion 343 is bent so that the tip portion is connected to the connecting portion 342 and is disposed at the fixing portion 211 of the case 21. A plurality of connecting portions 342 and fixing portions 343 are provided (six connecting portions 342a to 342f and six fixing portions 343a to 343f). The leaf spring 34 constitutes a single elastic member common to multiple semiconductor modules 5. This configuration eliminates the need for multiple elastic members, improving assembly workability.

図７に示すように、板ばね３４は挟圧部３４１及び接続部３４２からなるリング状の本体部が挟圧部３４１で第２冷却器３２側に凹んだ構造を有する。これにより、複数の半導体モジュール５に共通の板ばね３４を用いても、複数の半導体モジュール５に挟圧力を適切に作用させることができる。図８に示すように、固定部３４３には凸状の折り曲げ部Ｇが設けられる。換言すれば、板ばね３４は固定部３４３に折り曲げ部Ｇを有し、折り曲げ部Ｇは弾性構造に相当する。このような構成によれば、板ばね３４の厚さを調整する場合と比べ、挟圧力が調整し易くなる。 As shown in FIG. 7, the leaf spring 34 has a ring-shaped main body consisting of a clamping portion 341 and a connecting portion 342, and the clamping portion 341 is recessed toward the second cooler 32. This allows a clamping pressure to be appropriately applied to the multiple semiconductor modules 5 even if a common leaf spring 34 is used for multiple semiconductor modules 5. As shown in FIG. 8, the fixing portion 343 is provided with a convex bent portion G. In other words, the leaf spring 34 has a bent portion G in the fixing portion 343, and the bent portion G corresponds to an elastic structure. With this configuration, the clamping pressure can be adjusted more easily than when the thickness of the leaf spring 34 is adjusted.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show some of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.

例えば、上述した実施形態ではインバータ１の冷却器ユニット３が第１冷却器３１及び第２冷却器３２を有する場合について説明した。しかしながら、インバータ１は第１冷却器３１及び第２冷却器３２のうちいずれか一方のみを有する構成とされてもよい。インバータ１が第１冷却器３１及び第２冷却器３２のうち第１冷却器３１のみを有する場合、ケース２１は第１冷却器３１に当接し、板ばね３３は半導体モジュール５に対して応力を印加するように構成される。インバータ１が第１冷却器３１及び第２冷却器３２のうち第２冷却器３２のみを有する場合、ケース２１は半導体モジュール５に当接し、板ばね３３は第２冷却器３２に対して応力を印加するように構成される。これらの場合でも、板ばね３３からの付勢力により所定箇所で応力を大きくすることができるので、冷却対象となる半導体モジュール５との接触圧を保持しつつ小型化を図ることが可能になる。また、ケース２１側に板ばね３３を設ける必要がなく、これによっても小型化に資することができる。 For example, in the above embodiment, the inverter 1 cooler unit 3 has the first cooler 31 and the second cooler 32. However, the inverter 1 may have only one of the first cooler 31 and the second cooler 32. When the inverter 1 has only the first cooler 31 of the first cooler 31 and the second cooler 32, the case 21 is in contact with the first cooler 31, and the leaf spring 33 is configured to apply stress to the semiconductor module 5. When the inverter 1 has only the second cooler 32 of the first cooler 31 and the second cooler 32, the case 21 is in contact with the semiconductor module 5, and the leaf spring 33 is configured to apply stress to the second cooler 32. Even in these cases, the stress can be increased at a predetermined location by the biasing force from the leaf spring 33, so that it is possible to achieve miniaturization while maintaining the contact pressure with the semiconductor module 5 to be cooled. In addition, there is no need to provide the leaf spring 33 on the case 21 side, which also contributes to miniaturization.

上述した実施形態では、インバータ１が電気装置である場合について説明した。しかしながら、電気装置は、電子機器と、電子機器と接触して冷却する冷却器と、電子機器及び冷却器を収容するハウジングとを有する装置であれば、インバータ１以外の装置であってもよい。 In the above embodiment, the inverter 1 is an electric device. However, the electric device may be a device other than the inverter 1 as long as it has an electronic device, a cooler that comes into contact with the electronic device to cool it, and a housing that contains the electronic device and the cooler.

１インバータ（電気装置）
２コンデンサ
２１ケース（当接部材）
２１１固定部
３冷却器ユニット
５半導体モジュール（電子機器）
６インバータハウジング（ハウジング）
１０モータ
３１第１冷却器（冷却器）
３２第２冷却器（冷却器）
３２３配置部
３２５フィン
３３板ばね（弾性部材）
３４板ばね（単一弾性部材）
３４３固定部 1. Inverter (electrical device)
2 Capacitor 21 Case (contact member)
211 Fixing part 3 Cooling unit 5 Semiconductor module (electronic device)
6 Inverter housing (housing)
10 Motor 31 First cooler (cooler)
32 Second cooler (cooler)
323 Arrangement portion 325 Fin 33 Leaf spring (elastic member)
34 Leaf spring (single elastic member)
343 Fixed part

Claims

An electric device having an electronic device, a cooler that contacts and cools the electronic device, and a housing that contains the electronic device and the cooler,
a contact member that contacts either the electronic device or the cooler;
an elastic member that applies stress to either the electronic device or the cooler, the elastic member being not in contact with the contact member;
having
the elastic member is disposed so that the stress is large at a predetermined location where the cooler and the electronic device contact each other, and is fixed to the contact member;
The contact member has an elastic structure at a fixed portion with the elastic member.
1. An electrical device comprising:

2. An electrical device according to claim 1,
The cooler has a deformation structure in which stress is increased at the predetermined location due to the biasing force from the elastic member.
1. An electrical device comprising:

3. An electrical device according to claim 2 ,
the predetermined locations are each a location of a plurality of the electronic devices,
The deformation structure is a structure having low rigidity portions between adjacent arrangement portions, the low rigidity portions being lower in rigidity than the arrangement portions.
1. An electrical device comprising:

4. An electrical device according to claim 3 ,
The modified structure is a structure in which fins are provided on the arrangement portions in the cooler, while the fins are not provided between the arrangement portions adjacent to each other, thereby forming the low rigidity portion.
1. An electrical device comprising:

3. An electrical device according to claim 2 ,
the predetermined location is a placement portion of the electronic device,
The deformation structure has a low rigidity in a direction in which a flatness indicating a degree of deterioration of the flatness of the heat transfer surface of the cooler is large in the arrangement portion.
1. An electrical device comprising:

6. An electrical device according to claim 5 ,
A plurality of flow paths are arranged, and a fin having a fin shape having a lower rigidity in an arrangement direction of the flow paths than in an extension direction of the flow paths,
The modified structure is a structure in which the fins are arranged in the cooler such that the arrangement direction of the flow paths is aligned with a direction in which a flatness indicating a degree of deterioration of the flatness of the heat transfer surface of the cooler is large.
1. An electrical device comprising:

2. An electrical device according to claim 1 ,
The elastic member is a single elastic member common to a plurality of the electronic devices.
1. An electrical device comprising:

2. An electrical device according to claim 1 ,
The elastic member has an elastic structure at a fixed portion.
1. An electrical device comprising: