特許 6811551 電力変換装置の製造方法と冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6811551

(24)【登録日】2020年12月17日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】電力変換装置の製造方法と冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20201228BHJP

   H01L 23/40 20060101ALI20201228BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20201228BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20201228BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/46 Z

   H01L23/40 F

   H01L25/04 C

   H05K7/20 P

【請求項の数】7

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-106497(P2016-106497)

(22)【出願日】2016年5月27日

(65)【公開番号】特開2017-212401(P2017-212401A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2019年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 政信

【審査官】 豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００３１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６８７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１１１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５０４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０６０２１８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２３／２９

２３／３４ −２３／３６

２３／３７３−２３／４２７

２３／４４

２３／４６７−２３／４７３

２５／００ −２５／０７

２５／１０ −２５／１１

２５／１６ −２５／１８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱デバイスと冷媒流路が、金属ケースを挟んで対向配置される電力変換装置の製造方法において、
前記金属ケースのケース裏面に、凹み流路形状を有する流路金属板の外周部を溶接し、前記流路金属板の凹み流路形状により前記冷媒流路を形成する流路溶接工程と、
前記流路溶接工程に続き、前記金属ケースのケース表面のうち、前記冷媒流路と対向するケース冷却面の位置に前記発熱デバイスを配置する発熱デバイス配置工程と、
前記発熱デバイス配置工程に続き、前記発熱デバイスの外周部に加える固定力によって前記金属ケースの凸歪変形を抑え、前記発熱デバイスの放熱面を前記ケース冷却面に密着させて前記金属ケースに固定する発熱デバイス密着固定工程と、
を有することを特徴とする電力変換装置の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載された電力変換装置の製造方法において、
前記発熱デバイス密着固定工程は、前記発熱デバイスを前記金属ケースに固定する固定部を、前記冷媒流路を跨ぐ前記金属ケースと前記流路金属板との溶接部よりも外側の位置とする
ことを特徴とする電力変換装置の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載された電力変換装置の製造方法において、
前記発熱デバイスは、前記金属ケースの前記ケース冷却面に接触する放熱面を有する放熱部材を一体に有し、
前記発熱デバイス密着固定工程は、前記放熱部材の外周部を前記金属ケースに固定する
ことを特徴とする電力変換装置の製造方法。

【請求項4】

請求項１又は２に記載された電力変換装置の製造方法において、
前記発熱デバイスの外側を覆った状態で前記金属ケースに前記発熱デバイスを固定するブラケット部材を用意し、
前記発熱デバイス密着固定工程は、前記発熱デバイスを、前記ブラケット部材を介して前記金属ケースに固定する
ことを特徴とする電力変換装置の製造方法。

【請求項5】

発熱デバイスと冷媒流路が、金属ケースを挟んで対向配置される電力変換装置の冷却構造において、
前記冷媒流路は、前記金属ケースのケース裏面に、凹み流路形状を有する流路金属板の外周部を、前記凹み流路形状を囲む輪郭線に沿って溶接して溶接部を形成することにより形成され、
前記発熱デバイスは、前記金属ケースのケース表面のうち、前記冷媒流路と対向するケース冷却面の位置に固定され、かつ、前記金属ケースと接触する放熱面が、前記ケース冷却面に対して密着状態とされ、
前記発熱デバイスを前記金属ケースに固定する固定部は、前記冷媒流路を跨ぐ前記金属ケースと前記流路金属板との前記溶接部よりも外側の位置とされる
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。

【請求項6】

請求項５に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記発熱デバイスは、前記金属ケースの前記ケース冷却面に接触する放熱面を有する放熱部材を一体に有する構造とされ、
前記放熱部材の外周部が、前記金属ケースに固定される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。

【請求項7】

請求項５に記載された電力変換装置の冷却構造において、
前記発熱デバイスの外側を覆った状態で前記金属ケースに前記発熱デバイスを固定するブラケット部材を有し、
前記発熱デバイスは、前記ブラケット部材を介して前記金属ケースに固定される
ことを特徴とする電力変換装置の冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱デバイスと冷媒流路が、金属ケースを挟んで対向配置される電力変換装置の製造方法と冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パワーモジュール１１と冷却水路１３が、開口部付金属板１２を挟んで対向配置され電気装置の冷却水路１３は、ケース１４と、それを塞ぐように配置される開口部付金属板１２とを溶接により接合（金属板接合個所１９）することで形成される。この冷却構造によって、冷却水路１３を流れる冷却水によりパワーモジュール１１を冷却する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３１４２８１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、従来の電気装置にあっては、ケース１４の裏面に開口部付金属板１２を設置し、開口部付金属板１２の溶接部に沿って入熱することで金属を溶融し、その後、溶接部を冷却することで溶接ビードを凝固させ、冷却水路１３を形成している。よって、ケース１４と開口部付金属板１２を溶接により接合すると、ケース１４に凸方向の反りによる熱歪変形が生じる。このため、凸歪変形しているケース１４のケース面に対し、平面であるパワーモジュール１１の放熱面を接触固定すると、放熱面とケース面との間に隙間が介在し、冷却効率を低下させる、という問題があった。

【0005】

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、金属ケースのケース冷却面に対する放熱面の密着性を確保することで、発熱デバイスの冷却効率を向上させる電力変換装置の製造方法と冷却構造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】

上記目的を達成するため、本発明は、金属ケースを挟んで発熱デバイスと冷媒流路が配置される。
この電力変換装置の製造方法において、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を有する。
発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、発熱デバイスの外周部に加える固定力によって金属ケースの凸歪変形を抑え、発熱デバイスの放熱面をケース冷却面に密着させて金属ケースに固定する。

【発明の効果】

【0007】

この結果、金属ケースのケース冷却面に対する放熱面の密着性を確保することで、発熱デバイスの冷却効率を向上させる電力変換装置の製造方法と電力変換装置の冷却構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１におけるインバータの冷却構造を示す表面図である。

【図2】実施例１におけるインバータの冷却構造を示す裏面図である。

【図3】実施例１におけるインバータの冷却構造を示す断面図である。

【図4】実施例１におけるインバータの製造方法の初期状態を示す断面図である。

【図5】実施例１におけるインバータの製造方法の流路溶接工程を示す断面図である。

【図6】実施例１におけるインバータの製造方法の発熱デバイス配置工程を示す断面図である。

【図7】実施例１におけるインバータの製造方法の発熱デバイス密着固定工程を示す断面図である。

【図8】実施例１におけるインバータの製造方法においてレーザー溶接により金属ケースがドーム形状に凸歪変形するメカニズムを示す説明図である。

【図9】実施例２におけるインバータの冷却構造を示す断面図である。

【図10】実施例３におけるインバータの冷却構造を示す断面図である。

【図11】実施例４におけるインバータの冷却構造を示す断面図である。

【図12】実施例５におけるインバータの冷却構造を示す断面図である。

【図13】実施例６におけるインバータの冷却構造を示す表面図である。

【図14】実施例６におけるインバータの冷却構造を示す裏面図である。

【図15】実施例６におけるインバータの冷却構造を示す図１３のＧ−Ｇ線断面図である。

【図16】実施例６におけるインバータの冷却構造を示す図１３のＨ−Ｈ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の電力変換装置の製造方法と冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例６に基づいて説明する。

【実施例1】

【0010】

まず、構成を説明する。
実施例１における製造方法と冷却構造は、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例１の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0011】

［インバータの冷却構造］
図１は実施例１におけるインバータの冷却構造の表面図を示し、図２は裏面図を示し、図３は断面図を示す。以下、図１〜図３に基づいて、実施例１におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0012】

実施例１のインバータ１Ａは、図１〜図３に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、パワーモジュール３（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、を備えている。このインバータ１Ａは、パワーモジュール３と冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によってパワーモジュール３を冷却する構造としている。

【0013】

前記インバータケース２は、図１及び図３に示すように、ケース表面２ａ側にパワーモジュール３が固定され、ケース裏面２ｂ側に冷媒流路７が形成される。このインバータケース２は、金属板をプレス成形することで構成され、図３に示すように、ケース外周縁２ｃをパワーモジュール３側に突設させたトレー形状とされる。インバータケース２は、例えば、図外のモータジェネレータのモータハウジングの外周面から突出するケース取り付け部にネジ止めなどにより固定される。インバータケース２の素材としては、冷間圧延鋼板やステンレス板やアルミニウム板などの溶接接合が可能な金属板が用いられる。

【0014】

前記パワーモジュール３は、発熱デバイスの一つであり、半導体素子３ａと、絶縁配線基板３ｂと、ヒートスプレッダー３ｃ（放熱部材）と、絶縁樹脂３ｅとを有する一体モジュール部品として構成される。
ここで、「発熱デバイス」とは、自己発熱や図外のモータジェネレータやバッテリから受けた熱を通電と共に伝達することで発熱するものをいう。

【0015】

パワーモジュール３の製造に際しては、半導体素子３ａと絶縁配線基板３ｂとヒートスプレッダー３ｃをシート状はんだ材などによる接合部を介して重ねて実装する。その後、エポキシ樹脂などによるトランスファーモールドによって絶縁樹脂３ｅが形成される。放熱部材であるヒートスプレッダー３ｃは、直方体形状の絶縁樹脂３ｅより縦寸法と横寸法が大きな長方形状板とされ、絶縁樹脂３ｅの外周から突出する外周部を有する。そして、ヒートスプレッダー３ｃの両板面うち、絶縁樹脂３ｅが接着される板面の反対面が、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｄとされる。つまり、パワーモジュール３は、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｄを有するヒートスプレッダー３ｃを一体に備える構造とされる。なお、ヒートスプレッダー３ｃの素材としては、アルミ合金材などの高伝熱性金属材が用いられる。また、パワーモジュール３からは、図１に示すように、強電系のPNバスバー３ｆやUVWバスバー３ｇが突出して設けられる。

【0016】

パワーモジュール３は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に締結固定される。そして、パワーモジュール３の締結固定状態において、図３に示すように、インバータケース２と接触するヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、パワーモジュール３は、ヒートスプレッダー３ｃの外周部を固定部５とし、インバータケース２に締結固定される。この固定部５は、固定ネジ５ａと、インバータケース２のケース裏面２ｂに固定された雌ネジ部５ｂと、により構成される。そして、固定部５は、図１及び図３に示すように、冷媒流路７を跨いで溶接部４よりも外側の位置とされる。

【0017】

前記流路金属板６は、金属板をプレス成形することで、凹み流路形状６ａと外周フランジ部６ｂを有する構成としたものである。凹み流路形状６ａは、図３に示すように、インバータケース２への溶接接合状態で冷媒流路７を形成する。外周フランジ部６ｂは、図１〜図３に示すように、インバータケース２のケース裏面２ｂに対し、レーザー溶接やアーク溶接などによって溶接部４（冷却凝固させた溶接ビード）を形成して溶接接合される。例えば、溶接部４がレーザー溶接による場合、溶接部４による接合幅は0.3mm〜0.7mm程度とされるもので、0.5mm程度の均一な接合幅にするのがより好ましい。なお、流路金属板６には、水などの冷媒が流入する冷媒入力部６ｃと、熱を奪って温度が上昇した冷媒が流出する冷媒出力部６ｄが形成される。

【0018】

［インバータの製造方法］
図４は実施例１におけるインバータ１Ａの製造方法の初期状態を示し、図５は流路溶接工程を示し、図６は発熱デバイス配置工程を示し、図７は発熱デバイス密着固定工程を示す。以下、図４〜図７に基づいて、実施例１におけるインバータ１Ａの製造方法を構成する各工程を説明する。

【0019】

インバータ１Ａの組み立て製造を開始する前の初期状態では、図４に示すように、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、パワーモジュール３（発熱デバイス）と、流路金属板６と、を用意する。そして、流路溶接工程（図５）と、発熱デバイス配置工程（図６）と、発熱デバイス密着固定工程（図７）と、を経過してインバータ１Ａが製造される。

【0020】

前記流路溶接工程は、図５に示すように、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接する。この溶接では、外周フランジ部６ｂのうち、凹み流路形状６ａを囲む輪郭線に沿って入熱することで、インバータケース２と流路金属板６の金属を溶融して溶接ビードを形成し、その後、溶接ビードを冷却して凝固させる。そして、凝固した溶接ビードによる溶接部４によってインバータケース２と流路金属板６を一体に溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒入力部６ｃから冷媒出力部６ｄへと冷媒が流れる冷媒流路７が形成される。

【0021】

前記発熱デバイス配置工程は、図６に示すように、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置にパワーモジュール３を配置する。このとき、パワーモジュール３に一体に有するヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄは平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0022】

前記発熱デバイス密着固定工程は、図７に示すように、発熱デバイス配置工程に続き、パワーモジュール３に一体に有するヒートスプレッダー３ｃの外周部を固定部５とし、固定ネジ５ａを雌ネジ部５ｂにネジ込むことで締結固定力Ｆ（＝締結トルク）を加える。この締結固定力Ｆによって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄにより押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、締結固定力Ｆを、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄが、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着するまで上昇させることで、パワーモジュール３をインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、パワーモジュール３をインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨いで溶接部４よりも外側の位置としている。

【0023】

次に、作用を説明する。
実施例１のインバータ１Ａの製造方法と冷却構造における作用を、「レーザー溶接による凸歪変形の発生メカニズム」、「パワーモジュールの冷却効率向上作用」、「パワーモジュールの放熱促進作用」に分けて説明する。

【0024】

［レーザー溶接による凸歪変形の発生メカニズム］
インバータケース２に対し流路金属板６をレーザー溶接により接合する際、インバータケース２が凸歪変形を生じる。以下、図８に基づいて、レーザー溶接による凸歪変形の発生メカニズムを説明する。

【0025】

図８の［I 材料］に記載したように、ケースと凹み流路形状を用意し、図８の［II 溶接接合］に記載したように、ケースの背面に凹み流路形状をレーザー溶接によって溶接接合する。この溶接接合によって溶接部に対し入熱された後、図８の［III 溶接部冷却］に記載したように、入熱された溶接部を冷却すると、溶接ビードの凝固によって熱収縮が生じる。この熱収縮状況を観察すると、入熱深さが浅い凹み流路形状側は、溶接ビード幅が広いために熱収縮量が大きくなる。一方、入熱深さが深いケース側は、溶接ビード幅が狭いために熱収縮量が小さくなる。このように、溶接ビード幅の違いにより熱収縮量の大きさが異なるため、熱収縮量が小さいケース表面が凸方向の反りが生じ、ケースがドーム形状の凸歪変形する。

【0026】

［パワーモジュールの冷却効率向上作用］
上記のように、インバータケース２に流路金属板６を溶接すると、溶接ビードの熱収縮歪によりインバータケース２側にドーム形状の凸歪変形が生じる。これに対し、実施例１では、流路溶接工程（図５）と、発熱デバイス配置工程（図６）と、発熱デバイス密着固定工程（図７）と、を有するインバータ１Ａの製造方法とした。このうち、発熱デバイス密着固定工程（図７）では、パワーモジュール３の外周部に加える締結固定力Ｆによってインバータケース２の凸歪変形を抑え、パワーモジュール３の放熱面３ｂをケース冷却面２ｄに密着させてインバータケース２に固定する。
即ち、インバータケース２に流路金属板６を溶接すると、溶接ビードの熱収縮歪によりインバータケース２側にドーム形状の凸歪変形が生じることに着目し、ドーム形状の凸歪変形を積極的に利用し、パワーモジュール３の冷却効率を上げる構成とした。

【0027】

例えば、溶接ビードの熱収縮歪によりインバータケース側にドーム形状の凸歪変形が生じるとき、ヒートスプレッダーの放熱面に凸歪変形に合う凹面を形成し、パワーモジュールの接触面積を稼ぐことが考えられる。しかし、この場合、ヒートスプレッダーの放熱面に工数を要する凹面加工を要するだけでなく、安定して接触面積を拡大できないし、さらに、面接触性が長期にわたって維持されず、冷却効率を向上することができない、という問題がある。

【0028】

なぜなら、溶接ビードの熱収縮歪によるドーム形状の凸歪変形は、環境条件や溶接条件などの違いにより、凸歪変形のドーム形状がばらつく。このため、ヒートスプレッダーの放熱面を一定形状の凹面加工にすると、製品毎に接触面積にバラツキが生じる。そして、ヒートスプレッダーの放熱面とケース冷却面が接触していても、面合わせにより互いに接触しているだけである。このため、例えば、使用状態で加熱/冷却が繰り返されると、接触している放熱面とケース冷却面が変形し、面合わせによる接触面積が製造時の接触面積に比べて減少することがある。

【0029】

これに対し、実施例１では、凸歪変形を抑える変形力を加えることにより、冷媒流路７とはインバータケース２を挟んで対向配置されるパワーモジュール３の密着面積を稼ぐ構成としている。つまり、パワーモジュール３の外周部に加える締結固定力Ｆによってインバータケース２の凸歪変形が抑えられ、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積が拡大される。このため、パワーモジュール３で発生した熱は、拡大された密着面積を通して効率良く冷媒流路７の冷媒により抜熱されるというパワーモジュール３の冷却作用が発揮される。

【0030】

そして、締結固定力Ｆを加えたままの状態で密着面積を拡大している。このため、放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの間には互いに押し合う密着力が作用し続けることになる。よって、例えば、使用状態で加熱/冷却が繰り返されるなどの原因により密着面に変形力が作用しても、作用する変形力が密着力を超えない限り、密着面積を拡大した状態が長期にわたり安定して維持される。

【0031】

このように、インバータケース２のケース冷却面２ｄに対するパワーモジュール３の密着性が安定して確保されることで、パワーモジュール３の冷却効率が向上する。加えて、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｂは、素材の板面形状のままでも良いというように、特に、面加工の追加を要さない。このため、放熱面を凹面加工する比較例と比べたとき、低工数・低コストを達成しながら、パワーモジュール３の冷却効率を比較例よりも向上させることができる。

【0032】

実施例１では、インバータ１Ａの冷却構造において、パワーモジュール３は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に固定される。そして、インバータケース２と接触するヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる構成とした。
従って、インバータ１Ａの製造方法と同様に、インバータケース２のケース冷却面２ｄに対するパワーモジュール３の密着性が確保されることで、パワーモジュール３の冷却効率が向上する。

【0033】

［パワーモジュールの放熱促進作用］
実施例１では、インバータ１Ａの製造方法において、発熱デバイス密着固定工程は、パワーモジュール３をインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とする。

【0034】

即ち、溶接ビードによるインバータケース２の熱歪変形は、溶接部４により囲まれた冷媒流路７の中心部分が凸歪変形の頂点になり、溶接部４の外周部まで熱歪変形が残る。よって、パワーモジュール３の外周部に加える締結固定力Ｆによってインバータケース２の凸歪変形を抑えるには、溶接部４よりも外側の位置を固定部５とし、この固定部５に締結固定力Ｆを加えるのが密着面積を確保するのに有効である。

【0035】

従って、固定部５によりインバータケース２の凸歪変形を抑える領域が、冷媒流路７を跨いで溶接部４よりも外側領域まで拡大される。このため、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積（＝放熱面積）が、冷媒流路７に対応するケース冷却面２ｄを覆う領域まで拡大される。そして、密着面積が拡大する分、パワーモジュール３からの放熱が促進される。

【0036】

実施例１では、インバータ１Ａの冷却構造において、パワーモジュール３をインバータケース２に固定する固定部５は、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる。

【0037】

従って、インバータ１Ａの製造方法と同様に、インバータケース２の凸歪変形を抑える領域が、溶接部４よりも外側領域まで拡大される。このため、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積（＝放熱面積）が、冷媒流路７に対応するケース冷却面２ｄの覆う領域まで拡大される。そして、密着面積が拡大する分、パワーモジュール３からの放熱が促進される。

【0038】

実施例１では、インバータ１Ａの製造方法において、パワーモジュール３は、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｂを有するヒートスプレッダー３ｃを一体に有する。発熱デバイス密着固定工程は、ヒートスプレッダー３ｃの外周部をインバータケース２に締結固定する。

【0039】

即ち、ヒートスプレッダー３ｃの外周部をインバータケース２に締結固定することで、ヒートスプレッダー３ｃの放熱面３ｂとインバータケース２のケース冷却面２ｄが密着固定される。つまり、パワーモジュール３のうち、ヒートスプレッダー３ｃを除く構成に放熱面を形成すると、放熱面積が絶縁樹脂形状による制限を受けて狭くなることがある。

【0040】

これに対し、パワーモジュール３に、放熱部材としてのヒートスプレッダー３ｃを一体に有することで、放熱部材を有さない場合に比べ、放熱面３ｂの放熱面積が拡大される。そして、放熱面積が拡大される分、パワーモジュール３からの放熱が促進されることになる。加えて、金属材によるヒートスプレッダー３ｃの場合には、熱伝達性が高められると共に、締結固定時にヒートスプレッダー３ｃが弾性変形することを利用し、ケース冷却面２ｄに対する密着面積をより拡大することができる。

【0041】

実施例１では、インバータ１Ａの冷却構造において、パワーモジュール３は、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｂを有するヒートスプレッダー３ｃを一体に有する構造とされる。ヒートスプレッダー３ｃの外周部が、インバータケース２に締結固定される。
従って、インバータ１Ａの製造方法と同様に、パワーモジュール３に、放熱部材としてのヒートスプレッダー３ｃを一体に有することで、放熱部材を有さない場合に比べ、放熱面３ｂの放熱面積が拡大可能である。そして、放熱面積が拡大される分、パワーモジュール３からの放熱が促進されることになる。加えて、金属材によるヒートスプレッダー３ｃの場合には、熱伝達性を高めることができると共に、締結固定時にヒートスプレッダー３ｃが弾性変形することを利用し、ケース冷却面２ｄに対する密着面積をより拡大することができる。

【0042】

次に、効果を説明する。
実施例１におけるインバータ１Ａの製造方法と冷却構造にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

【0043】

(1) 発熱デバイス（パワーモジュール３）と冷媒流路７が、金属ケース（インバータケース２）を挟んで対向配置される。
この電力変換装置（インバータ１Ａ）の製造方法において、流路溶接工程（図５）と、発熱デバイス配置工程（図６）と、発熱デバイス密着固定工程（図７）と、を有する。
流路溶接工程（図５）は、金属ケース（インバータケース２）のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周部（外周フランジ部６ｂ）を溶接し、流路金属板６の凹み流路形状６ａにより冷媒流路７を形成する。
発熱デバイス配置工程（図６）は、流路溶接工程に続き、金属ケース（インバータケース２）のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に発熱デバイス（パワーモジュール３）を配置する。
発熱デバイス密着固定工程（図７）は、発熱デバイス配置工程に続き、発熱デバイス（パワーモジュール３）の外周部に加える締結固定力Ｆによって金属ケース（インバータケース２）の凸歪変形を抑え、発熱デバイス（パワーモジュール３）の放熱面３ｄをケース冷却面２ｄに密着させて金属ケース（インバータケース２）に固定する。
このため、金属ケース（インバータケース２）のケース冷却面２ｄに対する放熱面３ｄの密着性を確保することで、発熱デバイス（パワーモジュール３）の冷却効率を向上させる電力変換装置（インバータ１Ａ）の製造方法を提供することができる。

【0044】

(2) 発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス（パワーモジュール３）を金属ケース（インバータケース２）に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とする（図７）。
このため、(1)の効果に加え、放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積が拡大されることで、発熱デバイス（パワーモジュール３）からの放熱を促進することができる。

【0045】

(3) 発熱デバイス（パワーモジュール３）は、金属ケース（インバータケース２）のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｂを有する放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）を一体に有する。
発熱デバイス密着固定工程は、放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）の外周部を金属ケース（インバータケース２）に固定する（図７）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）により放熱面３ｂの放熱面積が拡大されることで、発熱デバイス（パワーモジュール３）からの放熱を促進することができる。

【0046】

(4) 発熱デバイス（パワーモジュール３）と冷媒流路７が、金属ケース（インバータケース２）を挟んで対向配置される。
この電力変換装置（インバータ１Ａ）の冷却構造において、冷媒流路７は、金属ケース（インバータケース２）のケース裏面２ｂに溶接された凹み流路形状６ａによる流路金属板６の外周部（外周フランジ部６ｂ）を溶接することで形成される。
発熱デバイス（パワーモジュール３）は、金属ケース（インバータケース２）のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に固定され、かつ、金属ケース（インバータケース２）と接触する放熱面３ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる（図３）。
このため、金属ケース（インバータケース２）のケース冷却面２ｄに対する放熱面３ｄの密着性を確保することで、発熱デバイス（パワーモジュール３）の冷却効率を向上させる電力変換装置（インバータ１Ａ）の冷却構造を提供することができる。

【0047】

(5) 発熱デバイス（パワーモジュール３）を金属ケース（インバータケース２）に固定する固定部５は、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる（図３）。
このため、(4)の効果に加え、放熱面３ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積が拡大されることで、発熱デバイス（パワーモジュール３）からの放熱を促進することができる。

【0048】

(6) 発熱デバイス（パワーモジュール３）は、金属ケース（インバータケース２）のケース冷却面２ｄに接触する放熱面３ｂを有する放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）を一体に有する構造とされる。
放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）の外周部が、金属ケース（インバータケース２）に固定される（図３）。
このため、(4)又は(5)の効果に加え、放熱部材（ヒートスプレッダー３ｃ）により放熱面３ｂの放熱面積が拡大されることで、発熱デバイス（パワーモジュール３）からの放熱を促進することができる。

【実施例2】

【0049】

実施例２は、発熱デバイスを平滑コンデンサとし、平滑コンデンサを、ブラケット部材を介してインバータケースに対して締結固定するようにした例である。

【0050】

まず、構成を説明する。
実施例２における製造方法と冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例２の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0051】

［インバータの冷却構造］
図９は実施例２におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。以下、図９に基づいて、実施例２におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0052】

実施例２のインバータ１Ｂは、図９に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、平滑コンデンサ８（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、ブラケット部材９と、を備えている。このインバータ１Ｂは、平滑コンデンサ８と冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によって平滑コンデンサ８を冷却する構造としている。

【0053】

前記平滑コンデンサ８は、発熱デバイスの一つであり、電圧が高いときに蓄電し、電圧が低いときに放電して電圧の変動を抑えるインバータ回路部品である。この平滑コンデンサ８は、直方体形状であり、外周面が絶縁被膜で覆われていて、外周面のうち、表面側がブラケット部材９による固定面８ａとされ、裏面側がインバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面８ｂとされる。つまり、平滑コンデンサ８は、パワーモジュール３とは異なり、裏面側をインバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面８ｂとする放熱部材を有さない構造とされる。

【0054】

前記ブラケット部材９は、平滑コンデンサ８の外側を覆った状態でインバータケース２に平滑コンデンサ８を固定する。このブラケット部材９は、平滑コンデンサ８の外側を覆う形状による発熱デバイス押え部９ａと、発熱デバイス押え部９ａの外周に延設されるケース固定部９ｂと、を有して構成される。

【0055】

平滑コンデンサ８は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に、ブラケット部材９を介して締結固定される。そして、平滑コンデンサ８は、ブラケット部材９による締結固定状態において、図９に示すように、インバータケース２と接触する平滑コンデンサ８の放熱面８ｂが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、ブラケット部材９を介して固定される平滑コンデンサ８は、ブラケット部材９のケース固定部９ｂを固定部５とし、インバータケース２に締結固定される。この固定部５は、固定ネジ５ａと、インバータケース２のケース裏面２ｂに固定された雌ネジ部５ｂと、により構成される。そして、固定部５は、図９に示すように、冷媒流路７を跨いで溶接部４よりも外側の位置とされる。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【0056】

［インバータの製造方法］
実施例２のインバータ１Ｂの組み立て製造を開始する前の初期状態では、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、平滑コンデンサ８（発熱デバイス）と、流路金属板６と、ブラケット部材９と、を用意する。そして、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を経過してインバータ１Ｂが製造される。

【0057】

前記流路溶接工程は、実施例１の図５と同様であり、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒流路７が形成される。

【0058】

前記発熱デバイス配置工程は、実施例１の図６と同様であり、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に平滑コンデンサ８を配置する。このとき、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂは平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0059】

前記発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、平滑コンデンサ８の外周をブラケット部材９で覆い、ブラケット部材９のケース固定部９ｂ（外周部）を固定部５とし、固定ネジ５ａを雌ネジ部５ｂにネジ込むことで締結固定力Ｆ（＝締結トルク）を加える。この締結固定力Ｆによって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂにより押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、締結固定力Ｆを、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂが、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着するまで上昇させることで、平滑コンデンサ８をインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、平滑コンデンサ８をインバータケース２に固定する固定部５を、流路溶接工程での溶接部４よりも外側の位置としている。

【0060】

次に、作用を説明する。
実施例２では、インバータ１Ｂの製造方法において、平滑コンデンサ８の外側を覆った状態でインバータケース２に平滑コンデンサ８を固定するブラケット部材９を用意する。そして、発熱デバイス密着固定工程は、平滑コンデンサ８を、ブラケット部材９を介してインバータケース２に締結固定する。

【0061】

即ち、平滑コンデンサ８の外周を覆うブラケット部材９をインバータケース２に締結固定することで、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂとインバータケース２のケース冷却面２ｄが密着固定される。つまり、固定部５に加えられる締結固定力Ｆは、ブラケット部材９を介して平滑コンデンサ８のケース固定面８ａに分散して作用する。そして、ケース固定面８ａに作用する分散した力が、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂからケース冷却面２ｄに作用し、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。

【0062】

従って、発熱デバイスが絶縁被膜などで薄く覆われた平滑コンデンサ８であるとき、平滑コンデンサ８の絶縁性を確保しつつ、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積を確保することができる。

【0063】

実施例２では、インバータ１Ｂの冷却構造において、平滑コンデンサ８の外側を覆った状態でインバータケース２に平滑コンデンサ８を固定するブラケット部材９を有する。そして、平滑コンデンサ８は、ブラケット部材９を介してインバータケース２に固定される。

【0064】

従って、インバータ１Ｂの製造方法と同様に、発熱デバイスが絶縁被膜などで薄く覆われた平滑コンデンサ８であるとき、平滑コンデンサ８の絶縁性を確保しつつ、平滑コンデンサ８の放熱面８ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積を確保することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

【0065】

次に、効果を説明する。
実施例２におけるインバータ１Ｂの製造方法と冷却構造にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

【0066】

(7) 発熱デバイス（平滑コンデンサ８）の外側を覆った状態で金属ケース（インバータケース２）に発熱デバイス（平滑コンデンサ８）を固定するブラケット部材９を用意する。
発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス（平滑コンデンサ８）を、ブラケット部材９を介して金属ケース（インバータケース２）に固定する（図９）。
このため、上記(1),(2)の効果に加え、発熱デバイスが絶縁被膜などで薄く覆われたものであるとき、発熱デバイス（平滑コンデンサ８）の絶縁性を確保しつつ、発熱デバイスの放熱面８ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積を確保することができる。

【0067】

(8) 発熱デバイス（平滑コンデンサ８）の外側を覆った状態で金属ケース（インバータケース２）に発熱デバイス（平滑コンデンサ８）を固定するブラケット部材９を有する。
発熱デバイス（平滑コンデンサ８）は、ブラケット部材９を介して金属ケース（インバータケース２）に固定される（図９）。
このため、上記(4),(5)の効果に加え、発熱デバイスが絶縁被膜などで薄く覆われたものであるとき、発熱デバイス（平滑コンデンサ８）の絶縁性を確保しつつ、発熱デバイスの放熱面８ｂとケース冷却面２ｄとの密着面積を確保することができる。

【実施例3】

【0068】

実施例３は、発熱デバイスを第１強電バスバーモジュールとし、強電バスバーを覆う絶縁樹脂及び固定樹脂をインバータケースに対して締結固定するようにした例である。

【0069】

まず、構成を説明する。
実施例３における製造方法と冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例３の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0070】

［インバータの冷却構造］
図１０は実施例３におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。以下、図１０に基づいて、実施例３におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0071】

実施例３のインバータ１Ｃは、図１０に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、第１強電バスバーモジュール１０（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、を備えている。このインバータ１Ｃは、第１強電バスバーモジュール１０と冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によって第１強電バスバーモジュール１０を冷却する構造としている。

【0072】

前記第１強電バスバーモジュール１０は、発熱デバイスの一つであり、強電バスバー１０ａと、絶縁樹脂１０ｂと、固定樹脂１０ｃとによって構成される。強電バスバー１０ａは、パワーモジュールとモータジェネレータを接続するＵ相バスバー・Ｖ相バスバー・Ｗ相バスバーなどを有する。絶縁樹脂１０ｂは、強電バスバー１０ａの外周を覆うように、樹脂モールド成形により形成される。固定樹脂１０ｃは、インバータケース２へ固定する固定樹脂部分として、絶縁樹脂１０ｂを強電バスバー１０ａの外側まで一体に延出させたものである。そして、絶縁樹脂１０ｂ及び固定樹脂１０ｃの樹脂裏面が、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面１０ｄとされる。つまり、第１強電バスバーモジュール１０は、放熱部材として、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面１０ｄを有する絶縁樹脂１０ｂ及び固定樹脂１０ｃを一体に備える構造とされる。

【0073】

第１強電バスバーモジュール１０は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に締結固定される。そして、第１強電バスバーモジュール１０の締結固定状態において、図１０に示すように、インバータケース２と接触する放熱面１０ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、第１強電バスバーモジュール１０は、絶縁樹脂１０ｂの外周部に形成された固定樹脂１０ｃを固定部５とし、インバータケース２に締結固定される。この固定部５は、固定ネジ５ａと、インバータケース２のケース裏面２ｂに固定された雌ネジ部５ｂと、により構成される。そして、固定部５は、図１０に示すように、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【0074】

［インバータの製造方法］
実施例３のインバータ１Ｃの組み立て製造を開始する前の初期状態では、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、第１強電バスバーモジュール１０（発熱デバイス）と、流路金属板６と、を用意する。そして、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を経過してインバータ１Ｃが製造される。

【0075】

前記流路溶接工程は、実施例１の図５と同様であり、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒流路７が形成される。

【0076】

前記発熱デバイス配置工程は、実施例１の図６と同様であり、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に第１強電バスバーモジュール１０を配置する。このとき、絶縁樹脂１０ｂ及び固定樹脂１０ｃの裏面による放熱面１０ｄは平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0077】

前記発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、第１強電バスバーモジュール１０の固定樹脂１０ｃ（外周部）を固定部５とし、固定ネジ５ａを雌ネジ部５ｂにネジ込むことで締結固定力Ｆ（＝締結トルク）を加える。この締結固定力Ｆによって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、第１強電バスバーモジュール１０の放熱面１０ｄにより押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、締結固定力Ｆを、第１強電バスバーモジュール１０の放熱面１０ｄが、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着するまで上昇させることで、第１強電バスバーモジュール１０をインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、第１強電バスバーモジュール１０をインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置としている。

【0078】

実施例３の作用については、実施例１のパワーモジュール３を、第１強電バスバーモジュール１０に置き換えると、実施例１と同様に「第１強電バスバーモジュールの冷却効率向上作用」、「第１強電バスバーモジュールの放熱促進作用」を示す。

【0079】

よって、実施例３におけるインバータ１Ｃの製造方法と冷却構造にあっては、実施例１と同様に、実施例１の(1)〜(6)に記載した効果が得られる。

【実施例4】

【0080】

実施例４は、発熱デバイスを第２強電バスバーモジュールとし、強電バスバーを覆う絶縁樹脂を、ブラケット部材を介してインバータケースに対して溶接固定するようにした例である。

【0081】

まず、構成を説明する。
実施例４における製造方法と冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例４の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0082】

［インバータの冷却構造］
図１１は実施例４におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。以下、図１１に基づいて、実施例４におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0083】

実施例４のインバータ１Ｄは、図１１に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、第２強電バスバーモジュール１１（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、ブラケット部材９と、を備えている。このインバータ１Ｄは、第２強電バスバーモジュール１１と冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によって第２強電バスバーモジュール１１を冷却する構造としている。

【0084】

前記第２強電バスバーモジュール１１は、発熱デバイスの一つであり、強電バスバー１１ａと、絶縁樹脂１１ｂとによって構成される。強電バスバー１１ａは、パワーモジュールとモータジェネレータを接続するＵ相バスバー・Ｖ相バスバー・Ｗ相バスバーなどを有する。絶縁樹脂１１ｂは、強電バスバー１１ａの外周を覆うように、樹脂モールド成形により形成される。つまり、第２強電バスバーモジュール１１は、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面１１ｄを有する絶縁樹脂１１ｂを一体に備える構造とされる。

【0085】

前記ブラケット部材９は、絶縁樹脂１１ｂの外側を覆った状態で第２強電バスバーモジュール１１をインバータケース２に溶接固定する。このブラケット部材９は、絶縁樹脂１１ｂの外側を覆う形状による発熱デバイス押え部９ａと、発熱デバイス押え部９ａの外周に延設されるケース固定部９ｂと、を有して構成される。

【0086】

第２強電バスバーモジュール１１は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に、ブラケット部材９を介して溶接固定される。そして、強電バスバー１１ａを内蔵する絶縁樹脂１１ｂは、ブラケット部材９による締結固定状態において、図１１に示すように、インバータケース２と接触する絶縁樹脂１１ｂの放熱面１１ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、ブラケット部材９を介して固定される絶縁樹脂１１ｂは、ブラケット部材９のケース固定部９ｂを固定部５とし、インバータケース２に溶接固定される。この固定部５は、レーザー溶接などによる溶接部５ｃにより構成される。そして、固定部５は、図１１に示すように、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【0087】

［インバータの製造方法］
実施例４のインバータ１Ｄの組み立て製造を開始する前の初期状態では、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、第２強電バスバーモジュール１１（発熱デバイス）と、流路金属板６と、ブラケット部材９と、を用意する。そして、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を経過してインバータ１Ｄが製造される。

【0088】

前記流路溶接工程は、実施例１の図５と同様であり、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒流路７が形成される。

【0089】

前記発熱デバイス配置工程は、実施例１の図６と同様であり、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に、第２強電バスバーモジュール１１を配置する。このとき、第２強電バスバーモジュール１１の放熱面１１ｄは平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0090】

前記発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、第２強電バスバーモジュール１１の外周をブラケット部材９で覆い、ブラケット部材９のケース固定部９ｂ（外周部）を固定部５とし、レーザー溶接などを行うことで溶接固定力Ｆ’（＝溶接トルク）を加える。この溶接固定力Ｆ’によって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、絶縁樹脂１１ｂの放熱面１１ｄにより押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、溶接固定力Ｆ’として、絶縁樹脂１１ｂの放熱面１１ｄが、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着する大きさの力を与えることで、第２強電バスバーモジュール１１をインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、第２強電バスバーモジュール１１をインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置としている。

【0091】

実施例４の作用については、実施例２の平滑コンデンサ８を、第２強電バスバーモジュール１１に置き換えると、実施例２と同様の作用を示す。

【0092】

よって、実施例４におけるインバータ１Ｄの製造方法と冷却構造にあっては、実施例２と同様に、実施例１の(1),(2),(4),(5)に記載した効果、及び、実施例２の(7),(8)に記載した効果が得られる。

【実施例5】

【0093】

実施例５は、発熱デバイスを第３強電バスバーモジュールとし、第３強電バスバーモジュールに有するヒートスプレッダーをインバータケースに締結固定するようにした例である。

【0094】

まず、構成を説明する。
実施例５における製造方法と冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例５の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0095】

［インバータの冷却構造］
図１２は実施例５におけるインバータの冷却構造の断面図を示す。以下、図１２に基づいて、実施例５におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0096】

実施例５のインバータ１Ｅは、図１２に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、第３強電バスバーモジュール１２（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、を備えている。このインバータ１Ｅは、第３強電バスバーモジュール１２と冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によって第３強電バスバーモジュール１２を冷却する構造としている。

【0097】

前記第３強電バスバーモジュール１２は、発熱デバイスの一つであり、強電バスバー１２ａと、絶縁樹脂１２ｂと、ヒートスプレッダー１２ｃ（放熱部材）と、フィン１２ｅとを有する一体モジュール部品として構成される。

【0098】

第３強電バスバーモジュール１２の製造に際しては、ヒートスプレッダー１２ｃに一体に設けられたフィン１２ｅの間に強電バスバー１２ａを配置する。そして、フィン３ｅをモールド成形型とし、エポキシ樹脂などによるトランスファーモールドすることで絶縁樹脂１２ｂが形成される。放熱部材であるヒートスプレッダー１２ｃは、直方体形状のモールド樹脂部分（強電バスバー１２ａ、絶縁樹脂１２ｂ、フィン１２ｅ）より縦寸法と横寸法が大きな長方形状板とされ、モールド樹脂部分の外周から突出する外周部を有する。そして、ヒートスプレッダー１２ｃの裏面が、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面１２ｄとされる。つまり、第３強電バスバーモジュール１２は、インバータケース２のケース冷却面２ｄに接触する放熱面１２ｄを有するヒートスプレッダー１２ｃ（放熱部材）を一体に備える構造とされる。

【0099】

第３強電バスバーモジュール１２は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に締結固定される。そして、第３強電バスバーモジュール１２の締結固定状態において、図１２に示すように、インバータケース２と接触するヒートスプレッダー１２ｃの放熱面１２ｄが、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、第３強電バスバーモジュール１２は、ヒートスプレッダー１２ｃの外周部を固定部５とし、インバータケース２に締結固定される。この固定部５は、インバータケース２に固定されたスタッドボルト５ｄと、スタッドボルト５ｄに螺合するナット５ｅと、により構成される。そして、固定部５は、図１２に示すように、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【0100】

［インバータの製造方法］
実施例５のインバータ１Ｅの組み立て製造を開始する前の初期状態では、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、第３強電バスバーモジュール１２（発熱デバイス）と、流路金属板６と、を用意する。そして、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を経過してインバータ１Ｃが製造される。

【0101】

前記流路溶接工程は、実施例１の図５と同様であり、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒流路７が形成される。

【0102】

前記発熱デバイス配置工程は、実施例１の図６と同様であり、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に第３強電バスバーモジュール１２を配置する。このとき、第３強電バスバーモジュール１２の放熱面１２ｄは平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0103】

前記発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、ヒートスプレッダー１２ｃの外周部を固定部５とし、スタッドボルト５ｄをナット５ｅにネジ込むことで締結固定力Ｆ（＝締結トルク）を加える。この締結固定力Ｆによって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、第３強電バスバーモジュール１２の放熱面１２ｄにより押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、締結固定力Ｆを、第３強電バスバーモジュール１２の放熱面１２ｄが、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着するまで上昇させることで、第３強電バスバーモジュール１２をインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、第３強電バスバーモジュール１２をインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置としている。

【0104】

実施例５の作用は、実施例１のパワーモジュール３を、第３強電バスバーモジュール１２に置き換えると、実施例１と同様に、「第３強電バスバーモジュールの冷却効率向上作用」、「第３強電バスバーモジュールの放熱促進作用」を示す。

【0105】

よって、実施例５におけるインバータ１Ｅの製造方法と冷却構造にあっては、実施例１と同様に、実施例１の(1)〜(6)に記載した効果が得られる。

【実施例6】

【0106】

実施例６は、発熱デバイスをインバータモジュールとし、インバータモジュールをインバータケースに締結固定するようにした例である。

【0107】

まず、構成を説明する。
実施例６における製造方法と冷却構造は、実施例１と同様に、走行用駆動源などとして車両に搭載されるモータジェネレータのインバータ（電力変換装置の一例）に適用したものである。実施例６の構成を、「インバータの冷却構造」、「インバータの製造方法」に分けて説明する。

【0108】

［インバータの冷却構造］
図１３は実施例６におけるインバータの冷却構造の表面図を示し、図１４は裏面図を示し、図１５は図１３のＧ−Ｇ線断面図を示し、図１６は図１３のＨ−Ｈ線断面図を示す。以下、図１３〜図１６に基づいて、実施例６におけるインバータの冷却構造の詳細構成を説明する。

【0109】

実施例６のインバータ１Ｆは、図１３〜図１６に示すように、インバータケース２（金属ケース）と、インバータモジュールＩＭ（発熱デバイス）と、溶接部４と、固定部５と、流路金属板６と、冷媒流路７と、を備えている。このインバータ１Ｆは、インバータモジュールＩＭと冷媒流路７が、インバータケース２を挟んで対向配置され、冷媒流路７を流れる冷媒によってインバータモジュールＩＭを冷却する構造としている。

【0110】

前記インバータモジュールＩＭは、図１３に示すように、パワーモジュール１３と、平滑コンデンサ１４と、放電抵抗１５と、ドライバー基板１６と、PNバスバー１７と、UVWバスバー１８と、電流センサ１９と、絶縁樹脂２０とを有する。

【0111】

インバータモジュールＩＭを構成する各構成要素は、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に締結固定される。そして、インバータモジュールＩＭの締結固定状態において、図１５に示すように、パワーモジュール１３、平滑コンデンサ１４、放電抵抗１５、電流センサ１９、絶縁樹脂２０の各放熱面が、ケース冷却面２ｄに対して密着状態とされる。ここで、インバータモジュールＩＭは、図１３に示すように、パワーモジュール１３、平滑コンデンサ１４、電流センサ１９、絶縁樹脂２０の外周部を固定部５とし、インバータケース２に締結固定される。この固定部５は、図１３と図１４の対比から明らかなように、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置とされる。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

【0112】

［インバータの製造方法］
実施例６のインバータ１Ｆの組み立て製造を開始する前の初期状態では、組み立て部品として、インバータケース２（金属ケース）と、インバータモジュールＩＭ（発熱デバイス）と、流路金属板６と、を用意する。そして、流路溶接工程と、発熱デバイス配置工程と、発熱デバイス密着固定工程と、を経過してインバータ１Ｃが製造される。

【0113】

前記流路溶接工程は、実施例１の図５と同様であり、インバータケース２のケース裏面２ｂに、凹み流路形状６ａを有する流路金属板６の外周フランジ部６ｂ（外周部）をレーザー溶接やアーク溶接などによって溶接接合する。この溶接接合により、インバータケース２と流路金属板６の凹み流路形状６ａによって、冷媒流路７が形成される。

【0114】

前記発熱デバイス配置工程は、実施例１の図６と同様であり、流路溶接工程に続き、インバータケース２のケース表面２ａのうち、冷媒流路７と対向するケース冷却面２ｄの位置に予め一体構造に組付けられたインバータモジュールＩＭを配置する。このとき、インバータモジュールＩＭの放熱面は平面形状であるのに対し、インバータケース２のケース冷却面２ｄは、流路溶接工程による入熱と冷却によってドーム形状に凸歪変形している。

【0115】

前記発熱デバイス密着固定工程は、発熱デバイス配置工程に続き、インバータモジュールＩＭの外周部を固定部５とし、固定ネジ５ａを雌ネジ部５ｂにネジ込むことで締結固定力Ｆ（＝締結トルク）を加える。この締結固定力Ｆによって、凸歪変形しているインバータケース２のケース冷却面２ｄを、インバータモジュールＩＭの放熱面により押え付け、ケース冷却面２ｄの凸歪変形を抑える。そして、締結固定力Ｆを、インバータモジュールＩＭの放熱面が、インバータケース２のケース冷却面２ｄに密着するまで上昇させることで、インバータモジュールＩＭをインバータケース２に固定する。この発熱デバイス密着固定工程においては、インバータモジュールＩＭをインバータケース２に固定する固定部５を、冷媒流路７を跨ぐように溶接部４よりも外側の位置としている。

【0116】

実施例６の作用は、実施例１のパワーモジュール３を、インバータモジュールＩＭに置き換えると、実施例１と同様に「インバータモジュールの冷却効率向上作用」、「インバータモジュールの放熱促進作用」を示す。

【0117】

よって、実施例６におけるインバータ１Ｆの製造方法と冷却構造にあっては、実施例１と同様に、実施例１の(1)〜(6)に記載した効果が得られる。

【0118】

以上、本発明の電力変換装置の製造方法と冷却構造を実施例１〜６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0119】

実施例１では、発熱デバイスをパワーモジュール３とし、実施例２では、発熱デバイスを平滑コンデンサ８とする例を示した。実施例３〜実施例５では、発熱デバイスを第１強電バスバーモジュール１０、第２強電バスバーモジュール１１、第３強電バスバーモジュール１２とする例を示した。さらに、実施例６では、発熱デバイスをインバータモジュールＩＭとする例を示した。しかし、発熱デバイスとしては、実施例１〜実施例６以外に、例えば、パワーモジュール、平滑コンデンサ、放電抵抗、強電バスバーなどのうち、１つや２つ以上の組み合わせ部品とする例であっても良い。

【0120】

実施例１，２，３，５，６では、発熱デバイスと金属ケースの固定をボルト・ナットにより締結固定する例を示し、実施例４では、発熱デバイスと金属ケースの固定を溶接固定する例を示した。しかし、発熱デバイスと金属ケースの固定手法としては、締結固定と溶接固定を併用するような例であっても良い。

【0121】

実施例１〜６では、本発明の電力変換装置の製造方法と冷却構造を、モータジェネレータの交流/直流の変換装置として用いられるインバータに適用する例を示した。しかし、本発明の製造方法と冷却構造は、発熱デバイスを用い、電圧・電流・周波数・位相・相数・波形などの電気特性のうち、一つ以上を実質的な電力損失を抑えて変換するインバータ以外の様々な電力変換装置に対しても適用することができる。

【符号の説明】

【0122】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ インバータ（電力変換装置）
２ インバータケース（金属ケース）
２ａ ケース表面
２ｂ ケース裏面
２ｃ ケース外周縁
２ｄ ケース冷却面
３ パワーモジュール（発熱デバイス）
３ｄ 放熱面
４ 溶接部
５ 固定部
６ 流路金属板
６ａ 凹み流路形状
６ｂ 外周フランジ部（外周部）
７ 冷媒流路
８ 平滑コンデンサ（発熱デバイス）
８ｂ 放熱面
９ ブラケット部材
１０ 第１強電バスバーモジュール（発熱デバイス）
１０ｄ 放熱面
１１ 第２強電バスバーモジュール（発熱デバイス）
１１ｄ 放熱面
１２ 第３強電バスバーモジュール（発熱デバイス）
１２ｄ 放熱面
ＩＭ インバータモジュール（発熱デバイス）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】