特許 7580654 駆動装置および空気調和装置

(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】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】駆動装置および空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20241101BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241101BHJP

   F24F 1/24 20110101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 D

H05K7/20 D

F24F1/24

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2024502282

(86)(22)【出願日】2022-02-22

(86)【国際出願番号】 JP2022007354

(87)【国際公開番号】W WO2023162029

(87)【国際公開日】2023-08-31

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】小林 貴彦

(72)【発明者】

【氏名】志津 圭一朗

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８６９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１８１３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０２６９０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２５５３７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２４Ｆ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体部を有する基板と、
前記基板の板厚方向である第１の方向に前記基板と離れて配置されたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを挟んで前記基板と反対側に配置されて、放熱性を有する金属部材と、を備え、
前記パワーモジュールは、前記金属部材に熱的に接触しており、
前記パワーモジュールは、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びた後に前記基板に向かって延びて、前記基板の前記導体部に電気的に接続されるピンを有し、
前記ピンと前記金属部材との間には、放熱性と電気絶縁性とを有する放熱部材が配置され、
前記放熱部材は、前記ピン、前記導体部および前記金属部材に接触している駆動装置。

【請求項2】

前記導体部は、前記基板の表面に貼り付けられた金属箔と、前記金属箔に電気的に接続されて前記基板を貫通するスルーホール導体と、を備え、
前記ピンは、前記金属箔および前記スルーホール導体に電気的に接続されている請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記金属部材は、接地されている請求項１または２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記ピンは、前記第２の方向に延びて、前記第１の方向に前記金属部材と離れる離隔部を有し、
前記放熱部材は、前記離隔部と前記金属部材との間に挟み込まれている請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記パワーモジュールと前記金属部材との間には、前記パワーモジュールから前記金属部材へ伝熱する伝熱グリスが挟み込まれており、
前記パワーモジュールは、前記伝熱グリスを介して前記金属部材に熱的に接触している請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記パワーモジュールと前記金属部材との間には、前記放熱部材が挟み込まれており、
前記パワーモジュールは、前記放熱部材を介して前記金属部材に熱的に接触している請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項7】

複数の前記パワーモジュールが前記第２の方向に並んで配置され、
複数の前記パワーモジュールのうちの一部のサイズと複数の前記パワーモジュールのうちの残部のサイズとは、互いに異なっており、
サイズが小さい方の前記パワーモジュールと前記金属部材との間には、前記放熱部材が挟み込まれている請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。

【請求項8】

モータと、
前記モータを駆動源として、冷凍サイクルの冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記モータの駆動を制御する請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動装置と、
前記モータ、前記圧縮機および前記駆動装置を収容し、空気調和装置の室外機の外郭を構成する板金筐体と、を備え、
前記金属部材は、前記板金筐体である空気調和装置。

【請求項9】

前記板金筐体に収容されて、空気流を生成する室外ファンを備え、
前記金属部材には、前記室外ファンにより生成された空気流が当たる請求項８に記載の空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、パワーモジュールを備える駆動装置およびこの駆動装置を備える空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータの駆動を制御する駆動装置には、パワーデバイスが搭載されている。パワーデバイスが駆動されたときに、パワーデバイスから熱が発生する。そのため、駆動装置には、パワーデバイスから発生した熱を放熱する手段が必要になる。

【0003】

特許文献１には、金属箔が表面に貼り付けられた基板と、基板の板厚方向に基板と離れて配置されてパワーデバイスを樹脂で封止したパワーモジュールと、パワーモジュールを挟んで基板と反対側に配置されて放熱性を有する金属部材とを備え、パワーモジュールを金属部材に取り付けた駆動装置が開示されている。特許文献１に開示されたパワーモジュールは、基板に向かって延びて基板に電気的に接続される金属製のピンを有している。特許文献１に開示された技術では、パワーモジュールから発生した熱を金属部材に伝えて、金属部材から放熱させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１６６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、パワーモジュールのピンと金属部材とが空間を介して配置されているため、パワーモジュールのピンと金属部材との間の電気絶縁性を確保できない可能性がある。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、パワーモジュールのピンと金属部材との間の電気絶縁性を確保しつつ、従来よりも放熱性能を高めることができる駆動装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる駆動装置は、導体部を有する基板と、基板の板厚方向である第１の方向に基板と離れて配置されたパワーモジュールと、パワーモジュールを挟んで基板と反対側に配置されて、放熱性を有する金属部材と、を備えている。パワーモジュールは、金属部材に熱的に接触している。パワーモジュールは、第１の方向と交差する第２の方向に延びた後に基板に向かって延びて、基板の導体部に電気的に接続されるピンを有している。ピンと金属部材との間には、放熱性と電気絶縁性とを有する放熱部材が配置されている。放熱部材は、ピン、導体部および金属部材に接触している。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる駆動装置は、パワーモジュールのピンと金属部材との間の電気絶縁性を確保しつつ、従来よりも放熱性能を高めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかる駆動装置と外部電源とモータとを示した概略図

【図2】実施の形態１にかかる駆動装置を示した断面図

【図3】実施の形態２にかかる駆動装置を示した断面図

【図4】実施の形態２の変形例１にかかる駆動装置を示した断面図

【図5】実施の形態２の変形例２にかかる駆動装置を示した断面図

【図6】実施の形態３にかかる駆動装置を示した断面図

【図7】実施の形態４にかかる空気調和装置の室外機を模式的に示した斜視図

【図8】実施の形態４にかかる空気調和装置を示した概略図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、実施の形態にかかる駆動装置および空気調和装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる駆動装置１と外部電源６０とモータ７０とを示した概略図である。図１に示すように、駆動装置１は、電線８０を介して、外部電源６０とモータ７０とに電気的に接続されている。以下の説明においては、外部電源６０から電力が入力されて、モータ７０に電力を出力する装置を駆動装置１とする。また、駆動装置１の中でコンバータおよびインバータとして機能する部分を駆動回路１０とする。

【0012】

図２は、実施の形態１にかかる駆動装置１を示した断面図である。駆動装置１は、基板２と、パワーモジュール３と、金属部材４と、放熱部材５とを備えている。以下、駆動装置１の各構成要素について方向を説明するときには、基板２の板厚方向を第１の方向とし、第１の方向と交差する方向を第２の方向とする。また、以下の説明において、パワーモジュール３のうち第２の方向の端面からパワーモジュール３のうち第２の方向の中心に向かう方向を内側とし、内側と反対側を外側とする。

【0013】

基板２は、パワーモジュール３の駆動を制御する機能を有する。基板２は、導体部を有する平板状の部材である。基板２の断面形状は、第１の方向よりも第２の方向に長い矩形である。導体部は、基板２の表面に貼り付けられた金属箔２０、基板２に形成されたスルーホール導体２１である。金属箔２０は、基板２の表面のうち第１の方向の両端面に部分的に貼り付けられている。金属箔２０の材料は、本実施の形態では銅であるが、例えば、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金でもよい。

【0014】

スルーホール導体２１は、例えば、第１の方向に基板２を貫通する貫通孔の内壁面に、めっき膜が形成されることで作製される。金属箔２０とスルーホール導体２１とは、電気的に接続されている。基板２には、図示しない電子部品が実装されている。電子部品は、例えば、ノイズフィルタ、平滑コンデンサ、電流および電圧を検出するセンサ、マイコン、マイコンの周辺回路である。電子部品は、金属箔２０またはスルーホール導体２１にはんだ付けされている。

【0015】

パワーモジュール３は、パワーデバイス３５を樹脂３６で封止した電子部品である。パワーモジュール３は、第１の方向に基板２と離れて配置されている。パワーモジュール３は、外部電源６０から供給される電力の電圧を整流する整流機能、および、電圧が整流された電力をモータ７０を駆動するための電力に変換する変換機能のうち少なくとも１つを有する。パワーモジュール３により変換された電力は、モータ７０に供給される。パワーモジュール３は、例えば、複数並べて使用されるディスクリートの半導体素子、複数の半導体素子を１つのパッケージに納めたパワーモジュール、整流機能と変換機能とを統合して１つのパッケージに納めた複合モジュールである。なお、本実施の形態では、パワーモジュール３が、ＤＩＰ（Dual Inline Package）タイプである場合を例にして説明するが、パワーモジュール３の種類を限定する趣旨ではない。

【0016】

パワーモジュール３は、金属部材４に熱的に接触している。本明細書において「熱的に接触」とは、パワーモジュール３と金属部材４とが直接接触することと、パワーモジュール３と金属部材４との間にパワーモジュール３から発生した熱を金属部材４に伝えられる媒体を介してパワーモジュール３と金属部材４とが間接的に接触することを含む意味である。パワーモジュール３は、本実施の形態では金属部材４と直接接触している。

【0017】

パワーモジュール３は、パワーモジュール本体部３０と、２つのピン３１とを有している。パワーモジュール本体部３０は、パワーデバイス３５と、パワーデバイス３５を封止する樹脂３６とを含んでいる。パワーデバイス３５は、パワーモジュール３の整流機能または変換機能を司る電子部品である。パワーデバイス３５が駆動されたときに、パワーデバイス３５から熱が発生する。図示は省略するが、パワーデバイス３５は、はんだ付けなどによりピン３１に直接実装されるか、または、導電性のワイヤを介してピン３１に電気的に接続される。パワーモジュール本体部３０は、金属部材４に熱的に接触している。パワーモジュール本体部３０は、金属部材４の上に配置されている。パワーモジュール本体部３０の断面形状は、第１の方向よりも第２の方向に長い矩形である。

【0018】

ピン３１は、導電性を有する金属製部材である。ピン３１は、パワーモジュール３の端子に相当する部分である。ピン３１は、パワーモジュール本体部３０から第２の方向に延びた後に基板２に向かって延びて、基板２の導体部に電気的に接続されている。ピン３１は、パワーモジュール本体部３０のうち第２の方向の両端面に１本ずつ設けられている。ピン３１は、第１の直線部３２と、第２の直線部３３と、第１の直線部３２と第２の直線部３３との間に形成された曲線部３４とを有している。

【0019】

第１の直線部３２は、パワーモジュール本体部３０のうち第２の方向の端面から第２の方向に直線状に延びて、第１の方向に金属部材４と離れている離隔部となる。第１の直線部３２は、金属部材４の後記する設置面４０と平行である。曲線部３４は、第１の直線部３２の先端部から離れるにつれて基板２に近付くように曲線状に延びている。第２の直線部３３は、曲線部３４の先端部から第１の方向に直線状に延びている。

【0020】

各ピン３１の第２の直線部３３は、スルーホール導体２１に電気的に接続されている。各ピン３１の第２の直線部３３は、スルーホール導体２１にはんだ付けで接合されている。各ピン３１の第２の直線部３３をスルーホール導体２１にはんだ付けで接合することにより、パワーモジュール３が基板２に固定される。パワーモジュール３は、スルーホール導体２１および金属箔２０を介して、基板２に実装されている電子部品と電気的なやり取りを行ったり、図示しない端子、コネクタなどを介して図２に示される基板２とは別の基板と電気的なやり取りを行ったりする。電気的なやり取りとは、例えば、電力の供給、電力の受給、電気信号の伝達である。

【0021】

金属部材４は、パワーモジュール３を挟んで基板２と反対側に配置されて、導電性および放熱性を有する部材である。金属部材４は、パワーモジュール３から発生した熱を駆動装置１の外部に放熱する役割を果たす。金属部材４は、例えば、ヒートシンク、駆動装置１が搭載される装置の外郭を構成する板金筐体である。金属部材４が板金筐体の場合には、板金筐体全体に熱が伝わって放熱面積が増えるため、金属部材４による放熱効果が高まる。金属部材４は、パワーモジュール本体部３０のうち基板２の方を向く面とは反対側の面に熱的に接触している。金属部材４のうちパワーモジュール３の方を向く面は、第２の方向に沿った平面状の設置面４０となる。金属部材４は、接地されている。

【0022】

各ピン３１と金属部材４との間には、放熱性と電気絶縁性とを有する放熱部材５が１つずつ配置されている。以下、２つの放熱部材５を区別する場合には、紙面左側の放熱部材５を放熱部材５ａと称し、紙面右側の放熱部材５を放熱部材５ｂと称する。放熱部材５は、パワーモジュール３から発生した熱を放熱する役割と、ピン３１と金属部材４との間を電気的に絶縁する役割を果たす。放熱部材５には、放熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた放熱シート、ゲル、ジェルなどが使用される。

【0023】

２つの放熱部材５は、パワーモジュール３を挟んで、第２の方向に互いに離隔している。放熱部材５は、パワーモジュール３の外側に配置されている。放熱部材５は、ピン３１と金属部材４との間を遮蔽している。放熱部材５は、ピン３１、金属箔２０および金属部材４のうち少なくとも１つに接触していればよいが、本実施の形態ではピン３１、金属箔２０および金属部材４の全部に接触している。なお、放熱部材５は、金属部材４に接触しているとともに、ピン３１および金属箔２０のうち少なくとも一方に接触していることが好ましい。

【0024】

放熱部材５は、第１の放熱部５０と、第２の放熱部５１とを有している。実際には第１の放熱部５０と第２の放熱部５１とは一体に形成されているが、説明の便宜上、図２には第１の放熱部５０と第２の放熱部５１との境界線Ｌを図示している。第１の放熱部５０は、金属部材４の設置面４０から基板２の金属箔２０に亘って第１の方向に延びる部分である。第１の放熱部５０は、第２の直線部３３、金属箔２０および金属部材４に接触している。第１の放熱部５０の断面形状は、曲面を有さない矩形である。

【0025】

第２の放熱部５１は、第１の放熱部５０のうちパワーモジュール本体部３０の方を向く端面からパワーモジュール本体部３０に向かって第２の方向に延びる部分である。第２の放熱部５１は、第１の直線部３２、曲線部３４、金属部材４およびパワーモジュール本体部３０に接触している。第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と金属部材４とに接触して、第１の直線部３２と金属部材４との間に配置されている。つまり、第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と金属部材４との間に挟み込まれている。

【0026】

第２の放熱部５１は、曲線部３４と金属部材４とに接触して、曲線部３４と金属部材４との間に配置されている。つまり、第２の放熱部５１は、曲線部３４と金属部材４との間に挟み込まれている。第２の放熱部５１は、パワーモジュール本体部３０の第２の方向の端面に接触している。放熱部材５ａの第２の放熱部５１と放熱部材５ｂの第２の放熱部５１とは、第２の方向の外側からパワーモジュール本体部３０を挟み込んでいる。第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と曲線部３４と金属部材４とパワーモジュール本体部３０とにより形成された空間を埋めている。第２の放熱部５１の断面形状は、曲線部３４に沿った曲面を有する形状である。

【0027】

次に、実施の形態１にかかる駆動装置１の効果について説明する。

【0028】

本実施の形態では、図２に示すように、パワーモジュール３のピン３１と金属部材４との間には、電気絶縁性を有する放熱部材５が配置されていることにより、パワーモジュール３のピン３１と金属部材４との間の電気絶縁性を確保することができる。また、本実施の形態では、パワーモジュール３のピン３１と金属部材４との間には、放熱性を有する放熱部材５が配置されて、放熱部材５がピン３１、金属箔２０および金属部材４のうち少なくとも１つに接触していることにより、パワーモジュール本体部３０からピン３１、金属箔２０および金属部材４に伝わった熱を放熱部材５で放熱することができる。また、本実施の形態では、パワーモジュール３が金属部材４に熱的に接触していることにより、パワーモジュール本体部３０から発生した熱を金属部材４に伝えて、金属部材４から駆動装置１の外部に放熱することができる。つまり、本実施の形態では、パワーモジュール３のピン３１と金属部材４との間の電気絶縁性を確保しつつ、放熱性能を高めることができる。

【0029】

本実施の形態では、放熱部材５は、ピン３１、金属箔２０および金属部材４の全部に接触していることにより、パワーモジュール本体部３０からピン３１に伝わった熱が放熱部材５を介して金属部材４に伝わるとともに、ピン３１から金属箔２０に伝わった熱が放熱部材５を介して金属部材４に伝わる。そのため、パワーモジュール本体部３０から発生した熱を効率良く放熱することができる。さらに、放熱部材５が金属箔２０および金属部材４に接触していることにより、基板２に実装された電子部品から発生した熱が放熱部材５を介して金属部材４に伝わるため、電子部品から発生した熱も効率良く放熱することができる。

【0030】

本実施の形態では、金属部材４が接地されていることにより、ピン３１とアースとなる電位の部分との間で短絡することがないため、ピン３１からアースとなる電位の部分への短絡電流によるパワーモジュール３の不具合を抑制することができる。

【0031】

本実施の形態では、ピン３１は、第２の方向に延びて第１の方向に金属部材４と離れる離隔部である第１の直線部３２を有し、放熱部材５の第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と金属部材４との間に挟み込まれている。これにより、駆動装置１の輸送時、駆動装置１への通電時などにおいて、基板２、金属部材４に振動が発生した場合に、放熱部材５によってピン３１への振動が減衰される。そのため、ピン３１の可動範囲が抑制されて、ピン３１の折損を抑制することができる。また、本実施の形態では、放熱部材５がパワーモジュール本体部３０にも接触していることにより、ピン３１への振動がより一層減衰される。なお、放熱部材５は、パワーモジュール本体部３０と離れていてもよい。

【0032】

実施の形態２．
次に、図３を参照して、実施の形態２にかかる駆動装置１Ａについて説明する。図３は、実施の形態２にかかる駆動装置１Ａを示した断面図である。本実施の形態では、パワーモジュール３と金属部材４との間に伝熱グリス６を設けた点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態２では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0033】

パワーモジュール３と金属部材４との間には、パワーモジュール３から金属部材４へ伝熱する伝熱グリス６が挟み込まれている。伝熱グリス６は、パワーモジュール３および金属部材４のうち少なくとも一方に塗布される。伝熱グリス６には、例えば、常温から高温まで粘度の変化が少ない変性シリコンを主成分として、この主成分に熱伝導率の高い金属または熱伝導率の高い金属酸化物の粒子を混ぜ込んだグリスが使用される。パワーモジュール３は、伝熱グリス６を介して金属部材４に熱的に接触している。

【0034】

放熱部材５ａの第２の放熱部５１と放熱部材５ｂの第２の放熱部５１とは、第２の方向の外側からパワーモジュール本体部３０および伝熱グリス６を挟み込んでいる。第２の放熱部５１は、パワーモジュール本体部３０の第２の方向の端面と伝熱グリス６の第２の方向の端部とに接触している。第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と曲線部３４と金属部材４とパワーモジュール本体部３０と伝熱グリス６とにより形成された空間を埋めている。

【0035】

パワーモジュール３と金属部材４とを直接接触させた場合には、両者の間に微小な隙間が発生する可能性がある。本実施の形態では、パワーモジュール３と金属部材４との間には、パワーモジュール３から金属部材４へ伝熱する伝熱グリス６が挟み込まれて、パワーモジュール３は、伝熱グリス６を介して金属部材４に熱的に接触していることにより、パワーモジュール３と金属部材４との間に微小な隙間が発生することを防げる。そのため、隙間による熱抵抗の増加を防止して、パワーモジュール３から発生した熱が金属部材４により一層伝わりやすくなり、放熱性能を高めることができる。

【0036】

本実施の形態では、放熱部材５ａ，５ｂの第２の放熱部５１は、伝熱グリス６の第２の方向の端部に接触している。これにより、駆動装置１Ａの輸送時、駆動装置１Ａへの通電時などにおいて、基板２、金属部材４に振動が発生した場合に、放熱部材５ａ，５ｂによって伝熱グリス６の可動範囲が抑制される。そのため、パワーモジュール３と金属部材４との間からの伝熱グリス６の漏出を抑制することができ、伝熱グリス６による放熱効果を維持することができる。なお、放熱部材５の第２の放熱部５１は、伝熱グリス６と離れていてもよい。

【0037】

次に、図４を参照して、実施の形態２の変形例１にかかる駆動装置１Ｂについて説明する。図４は、実施の形態２の変形例１にかかる駆動装置１Ｂを示した断面図である。変形例１にかかる駆動装置１Ｂは、パワーモジュール３と金属部材４との間に放熱部材５ｃを設けた点が、前記した実施の形態２の駆動装置１Ａと相違する。変形例１では、前記した実施の形態２の駆動装置１Ａと重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0038】

パワーモジュール３と金属部材４との間には、パワーモジュール３から金属部材４へ伝熱する放熱部材５ｃが挟み込まれている。放熱部材５ｃの断面形状は、第１の方向よりも第２の方向に長い矩形である。放熱部材５ｃには、放熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた放熱シート、ゲル、ジェルなどが使用される。パワーモジュール３は、放熱部材５ｃを介して金属部材４に熱的に接触している。

【0039】

放熱部材５ａの第２の放熱部５１と放熱部材５ｂの第２の放熱部５１とは、第２の方向の外側からパワーモジュール本体部３０および放熱部材５ｃを挟み込んでいる。第２の放熱部５１は、パワーモジュール本体部３０の第２の方向の端面と放熱部材５ｃの第２の方向の端面とに接触している。第２の放熱部５１は、第１の直線部３２と曲線部３４と金属部材４とパワーモジュール本体部３０と放熱部材５ｃとにより形成された空間を埋めている。本変形例では、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが別体で形成されているが、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが一体に形成されてもよい。以下、放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃを放熱部材５と総称する場合もある。

【0040】

本変形例では、パワーモジュール３と金属部材４との間には、放熱部材５ｃが挟み込まれて、パワーモジュール３は、放熱部材５ｃを介して金属部材４に熱的に接触していることにより、パワーモジュール３と金属部材４との間に微小な隙間が発生することを防げる。そのため、隙間による熱抵抗の増加を防止して、パワーモジュール３から発生した熱が金属部材４により一層伝わりやすくなり、放熱性能を高めることができる。

【0041】

本変形例では、放熱部材５ａ，５ｂの第２の放熱部５１は、放熱部材５ｃの第２の方向の端面に接触している。これにより、駆動装置１Ｂの輸送時、駆動装置１Ｂへの通電時などにおいて、基板２、金属部材４に振動が発生した場合に、放熱部材５ａ，５ｂによって放熱部材５ｃの可動範囲が抑制される。そのため、パワーモジュール３と金属部材４との間に放熱部材５ｃが固定されて、放熱部材５ｃによる放熱効果を維持することができる。なお、放熱部材５ａ，５ｂの第２の放熱部５１は、放熱部材５ｃと離れていてもよい。また、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが一体に形成された場合には、基板２、金属部材４の振動による放熱部材５ｃの可動が発生しない。

【0042】

次に、図５を参照して、実施の形態２の変形例２にかかる駆動装置１Ｃについて説明する。図５は、実施の形態２の変形例２にかかる駆動装置１Ｃを示した断面図である。変形例２にかかる駆動装置１Ｃは、放熱部材５ａ，５ｂの第２の放熱部５１を省略した点と、パワーモジュール３と金属部材４との間に放熱部材５ｃを設けた点とが、前記した実施の形態２の駆動装置１Ａと相違する。変形例１では、前記した実施の形態２の駆動装置１Ａと重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0043】

放熱部材５ａ，５ｂは、第１の放熱部５０のみを有している。放熱部材５ａ，５ｂは、金属部材４の設置面４０から基板２の金属箔２０に亘って第１の方向に延びている。放熱部材５ａ，５ｂは、第２の直線部３３、金属箔２０および金属部材４に接触している。放熱部材５ａ，５ｂは、第１の直線部３２および曲線部３４に接触していない。放熱部材５ａ，５ｂは、第１の直線部３２および曲線部３４と金属部材４との間に配置されていない。放熱部材５ａ，５ｂの断面形状は、第２の方向よりも第１の方向に長い矩形である。

【0044】

パワーモジュール３と金属部材４との間には、パワーモジュール３から金属部材４へ伝熱する放熱部材５ｃが挟み込まれている。放熱部材５ｃの断面形状は、第１の方向よりも第２の方向に長い矩形である。放熱部材５ｃには、放熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた放熱シート、ゲル、ジェルなどが使用される。パワーモジュール３は、放熱部材５ｃを介して金属部材４に熱的に接触している。

【0045】

放熱部材５ｃの第２の方向の両端部は、パワーモジュール本体部３０の第２の方向の端面よりも外側に張り出している。放熱部材５ｃの張出部５２は、第１の直線部３２および曲線部３４と金属部材４との間に配置されている。放熱部材５ｃの張出部５２は、金属部材４に接触しているが、第１の直線部３２および曲線部３４と第１の方向に離れている。放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃは、いずれも曲線部３４に沿って延びる部分を有していない。すなわち、放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃの断面形状は、曲面を有さない矩形である。

【0046】

放熱部材５ａの第１の放熱部５０と放熱部材５ｂの第１の放熱部５０とは、第２の方向の外側から放熱部材５ｃを挟み込んでいる。第１の放熱部５０は、放熱部材５ｃの第２の方向の端面に接触している。すなわち、放熱部材５ａの第１の放熱部５０は、放熱部材５ｃの一方の張出部５２の先端面に接触している。放熱部材５ｂの第１の放熱部５０は、放熱部材５ｃの他方の張出部５２の先端面に接触している。本変形例では、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが別体で形成されているが、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが一体に形成されてもよい。

【0047】

本変形例では、パワーモジュール３と金属部材４との間には、放熱部材５ｃが挟み込まれていることにより、放熱部材５ｃの第１の方向に沿った厚さ分だけピン３１と金属部材４との第１の方向に沿った距離を離すことができる。そのため、パワーモジュール３のピン３１と金属部材４との間の電気絶縁性を確保することができる。これにより、ピン３１の曲線部３４に沿うように放熱部材５を配置する必要がなくなり、各面を平面状に加工した放熱部材５を使用できる。したがって、曲面を有する放熱部材５を使用する場合に比べて、放熱部材５の加工工程が簡略化されて放熱部材５の製造コストを低減させることができる。

【0048】

本変形例では、パワーモジュール３と金属部材４との間には、放熱部材５ｃが挟み込まれて、パワーモジュール３は、放熱部材５ｃを介して金属部材４に熱的に接触していることにより、パワーモジュール３と金属部材４との間に微小な隙間が発生することを防げる。そのため、隙間による熱抵抗の増加を防止して、パワーモジュール３から発生した熱が金属部材４により一層伝わりやすくなり、放熱性能を高めることができる。つまり、本変形例では、放熱部材５の製造コストを低減させつつ、放熱性能を高めることができる。

【0049】

本変形例では、放熱部材５ａ，５ｂの第１の放熱部５０は、放熱部材５ｃの第２の方向の端面に接触している。これにより、駆動装置１Ｃの輸送時、駆動装置１Ｃへの通電時などにおいて、基板２、金属部材４に振動が発生した場合に、放熱部材５ａ，５ｂによって放熱部材５ｃの可動範囲が抑制される。そのため、パワーモジュール３と金属部材４との間に放熱部材５ｃが固定されて、放熱部材５ｃによる放熱効果を維持することができる。なお、放熱部材５ａ，５ｂの第１の放熱部５０は、放熱部材５ｃと離れていてもよい。また、隣接する３つの放熱部材５ａ，５ｂ，５ｃが一体に形成された場合には、基板２、金属部材４の振動による放熱部材５ｃの可動が発生しない。

【0050】

実施の形態３．
次に、図６を参照して、実施の形態３にかかる駆動装置１Ｄについて説明する。図６は、実施の形態３にかかる駆動装置１Ｄを示した断面図である。本実施の形態では、サイズが異なる複数のパワーモジュール３を設けた点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態３では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0051】

本実施の形態では、複数のパワーモジュール３が第２の方向に並んで配置されている。複数のパワーモジュール３のうちの一部のサイズと複数のパワーモジュール３のうちの残部のサイズとは、互いに異なっている。パワーモジュール３の数は、本実施の形態では２つであるが、３つ以上でもよい。以下、２つのパワーモジュール３を区別する場合には、紙面左側のパワーモジュール３をパワーモジュール３ａと称し、紙面右側のパワーモジュール３をパワーモジュール３ｂと称する。

【0052】

パワーモジュール３ａ，３ｂのうちいずれか一方は、図１に示される外部電源６０から供給される電力の電圧を整流する整流機能を有する。パワーモジュール３ａ，３ｂのうちいずれか他方は、電圧が整流された電力を図１に示されるモータ７０を駆動するための電力に変換する変換機能を有する。パワーモジュール３ａ，３ｂは、金属部材４に熱的に接触している。

【0053】

パワーモジュール３ａは、２本のピン３１ａを有している。各ピン３１ａは、スルーホール導体２１にはんだ付けで接合されている。各ピン３１ａをスルーホール導体２１にはんだ付けで接合することにより、パワーモジュール３ａが基板２に固定される。

【0054】

パワーモジュール３ｂは、２本のピン３１ｂを有している。各ピン３１ｂは、スルーホール導体２１にはんだ付けで接合されている。各ピン３１ｂをスルーホール導体２１にはんだ付けで接合することにより、パワーモジュール３ｂが基板２に固定される。

【0055】

各ピン３１ａと金属部材４との間には、放熱性と電気絶縁性とを有する放熱部材５が１つずつ配置されている。以下、２つの放熱部材５を区別する場合には、パワーモジュール３ａの紙面左側の放熱部材５を放熱部材５ａと称し、パワーモジュール３ａの紙面右側の放熱部材５を放熱部材５ｂと称する。放熱部材５ａ，５ｂは、ピン３１ａ、金属箔２０および金属部材４のうち少なくとも１つに接触していればよいが、本実施の形態ではピン３１ａ、金属箔２０および金属部材４の全部に接触している。

【0056】

各ピン３１ｂと金属部材４との間には、放熱性と電気絶縁性とを有する放熱部材５が１つずつ配置されている。以下、２つの放熱部材５を区別する場合には、パワーモジュール３ｂの紙面左側の放熱部材５を放熱部材５ｄと称し、パワーモジュール３ｂの紙面右側の放熱部材５を放熱部材５ｅと称する。放熱部材５ｄ，５ｅは、ピン３１ｂ、金属箔２０および金属部材４のうち少なくとも１つに接触していればよいが、本実施の形態ではピン３１ｂ、金属箔２０および金属部材４の全部に接触している。

【0057】

パワーモジュール３ｂのサイズは、パワーモジュール３ａのサイズよりも小さい。パワーモジュール３ｂのパワーモジュール本体部３０の第１の方向に沿った厚さは、パワーモジュール３ａのパワーモジュール本体部３０の第１の方向に沿った厚さよりも薄い。パワーモジュール３ｂのピン３１ｂの第１の方向に沿った高さは、パワーモジュール３ａのピン３１ａの第１の方向に沿った高さよりも低い。サイズが小さい方のパワーモジュール３ｂと金属部材４との間には、放熱部材５ｆが挟み込まれている。放熱部材５ｄの第２の放熱部５１と放熱部材５ｅの第２の放熱部５１とは、第２の方向の外側から放熱部材５ｆを挟み込んでいる。放熱部材５ｂ，５ｄ，５ｅ，５ｆは、第２の方向に並んで配置されている。放熱部材５ｂと放熱部材５ｄとは、隣接している。本変形例では、隣接する４つの放熱部材５ｂ，５ｄ，５ｅ，５ｆが別体で形成されているが、隣接する４つの放熱部材５ｂ，５ｄ，５ｅ，５ｆが一体に形成されてもよい。

【0058】

サイズが大きい方のパワーモジュール３ａでは、ピン３１ａの第１の方向に沿った高さが高くなり、パワーモジュール本体部３０を金属部材４に近付けて配置しても、ピン３１ａと基板２とを接続できる。これにより、サイズが大きい方のパワーモジュール３ａでは、パワーモジュール本体部３０を金属部材４に直接接触させたり、パワーモジュール本体部３０を伝熱グリス６または放熱部材５を介して金属部材４に熱的に接触させたりすることができる。

【0059】

一方で、サイズが小さい方のパワーモジュール３ｂでは、ピン３１ｂの第１の方向に沿った高さが低くなり、パワーモジュール本体部３０を基板２に近付けて配置しないと、ピン３１ｂと基板２とを接続できない。そのため、パワーモジュール３ｂのパワーモジュール本体部３０と金属部材４との間の第１の方向に沿った距離が開いてしまい、パワーモジュール本体部３０を金属部材４に直接接触させたり、パワーモジュール本体部３０を伝熱グリス６を介して金属部材４に熱的に接触させたりすることができない。そこで、金属部材４の設置面４０の一部を基板２に近付くように高くして、この高くした部分にパワーモジュール３ｂを配置する方法が考えられるが、そうすると金属部材４の設置面４０の高さを部分的に変える加工が必要になるため、金属部材４の製造コストが嵩んでしまう。

【0060】

この点、本実施の形態では、サイズが小さい方のパワーモジュール３ｂと金属部材４との間には、放熱部材５ｆが挟み込まれていることにより、放熱部材５ｆの第１の方向に沿った厚さを変えることでパワーモジュール３ｂの第１の方向における位置を調整することができる。これにより、サイズが異なる複数のパワーモジュール３ａ，３ｂを金属部材４の同一平面状の設置面４０に配置できるため、金属部材４の設置面４０の高さを部分的に変える加工が必要なく、金属部材４の製造コストを低減させることができる。

【0061】

本実施の形態では、金属部材４が接地されていることにより、ピン３１ａ，３１ｂとアースとなる電位の部分との間で短絡することがないため、ピン３１ａ，３１ｂからアースとなる電位の部分への短絡電流によるパワーモジュール３ａ，３ｂの不具合を抑制することができる。

【0062】

実施の形態４．
次に、図７および図８を参照して、実施の形態４にかかる空気調和装置１００について説明する。図７は、実施の形態４にかかる空気調和装置１００の室外機１１０を模式的に示した斜視図である。図８は、実施の形態４にかかる空気調和装置１００を示した概略図である。本実施の形態では、前記した実施の形態１にかかる駆動装置１を、空気調和装置１００の室外機１１０に適用した場合を例示する。なお、実施の形態４では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0063】

図７に示すように、空気調和装置１００は、室外機１１０を備えている。室外機１１０は、板金筐体１１１と、室外ファン１１２と、室外熱交換器１１３と、圧縮機１１４と、駆動装置１とを備えている。図７に示される矢印Ｙは、室外ファン１１２によって生成された空気流の送風方向を表している。本実施の形態では、室外機１１０のうち室外ファン１１２によって生成された空気流が外部へ排出される方を正面とし、正面の反対側を背面とする。なお、図７では、室外機１１０の内部が分かるように、板金筐体１１１の正面パネルを取り外した状態を図示している。また、図７では、電気配線、冷媒配管などの図示を省略している。

【0064】

板金筐体１１１は、室外機１１０の外郭となる箱状の部材である。板金筐体１１１の材料には、金属が使用される。板金筐体１１１は、セパレータ１１５を有している。セパレータ１１５は、板金筐体１１１の内部をファン室１１６と機械室１１７とに区画している。ファン室１１６と機械室１１７とは、室外機１１０の幅方向に並んで形成されている。

【0065】

ファン室１１６には、室外ファン１１２と室外熱交換器１１３とが配置されている。室外ファン１１２は、空気流を生成する機器である。室外熱交換器１１３は、冷媒と室外の空気との熱交換を行うための部材である。室外熱交換器１１３には、室外ファン１１２に取り込むための室外の空気が通過する。

【0066】

機械室１１７には、圧縮機１１４と駆動装置１とが配置されている。圧縮機１１４は、モータ７０を駆動源として、後記する冷凍サイクル１２０の冷媒を圧縮する機器である。

【0067】

図７に示された駆動装置１は、前記した実施の形態１にかかる駆動装置１であるが、前記した実施の形態１から３にかかる駆動装置１～１Ｄのいずれかであればよい。駆動装置１は、セパレータ１１５のうち機械室１１７に臨む面に設置されている。第１の方向が室外機１１０の幅方向に一致するように、かつ、第２の方向が室外機１１０の高さ方向に一致するように、駆動装置１がセパレータ１１５に設置されている。

【0068】

基板２には、複数の電子部品２２ａ，２２ｂ，２２ｃが実装されている。金属部材４は、本実施の形態では空気調和装置１００の室外機１１０の板金筐体１１１である。詳しくは、金属部材４は、板金筐体１１１のセパレータ１１５である。セパレータ１１５は、パワーモジュール本体部３０のうち基板２の方を向く面とは反対側の面に熱的に接触している。セパレータ１１５は、ファン室１１６に面している。金属部材４は、室外ファン１１２により生成された空気流が当たる位置に配置されている。金属部材４は、室外ファン１１２が生成した空気流により冷却される。

【0069】

次に、図８を参照して、空気調和装置１００の冷凍サイクル１２０について説明する。

【0070】

図８に示すように、空気調和装置１００の冷凍サイクル機器は、圧縮機１１４、四方弁１３０、室外熱交換器１１３、膨張装置１４０、室内熱交換器１５０を含んでいる。空気調和装置１００では、圧縮機１１４、四方弁１３０、室外熱交換器１１３、膨張装置１４０、室内熱交換器１５０、四方弁１３０、圧縮機１１４の順に冷媒が循環する冷凍サイクル１２０が行われる。冷凍サイクル機器を構成する機器同士は、冷媒配管１６０を介して接続されている。圧縮機１１４、四方弁１３０、室外熱交換器１１３および膨張装置１４０は、空気調和装置１００の室外機１１０に備わっている。室内熱交換器１５０は、空気調和装置１００の室内機に備わっている。

【0071】

次に、空気調和装置１００の冷凍サイクル１２０について、空気調和装置１００の冷房運転を例にして説明する。ここでは説明を省略するが、同じ冷凍サイクル１２０で空気調和装置１００の暖房運転も行うことができる。空気調和装置１００の冷房運転を行う際には、四方弁１３０は、図８の破線矢印に示すように、圧縮機１１４から吐出された冷媒が室外熱交換器１１３へ向かうように、かつ、室内熱交換器１５０から流出した冷媒が圧縮機１１４へ向かうように流路を予め切り替える。

【0072】

駆動装置１が外部電源６０から供給された電力を圧縮機１１４のモータ７０に出力することにより、モータ７０が駆動されて圧縮機１１４が冷媒を圧縮する。圧縮機１１４で圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒ガスとなる。高温高圧の冷媒ガスは、四方弁１３０を経由して、室外熱交換器１１３に送られる。高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１１３で放熱されて凝縮し、高圧常温の液冷媒となる。すなわち、圧縮機１１４から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１１３で室外の空気との熱交換が行われて、高圧常温の液冷媒となる。高圧常温の液冷媒は、膨張装置１４０に送られる。

【0073】

高圧常温の液冷媒は、膨張装置１４０で膨張および減圧されて低圧低温の気液二相冷媒となる。低圧低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器１５０に送られる。低圧低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器１５０で蒸発して低圧低温のガス冷媒となる。すなわち、膨張装置１４０から流出した低圧低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器１５０で空調対象空間の空気との熱交換が行われて、低圧低温のガス冷媒となる。低圧低温のガス冷媒は、四方弁１３０を経由して、圧縮機１１４に送られて、圧縮機１１４で再び圧縮される。以後、空気調和装置１００が停止するまで同じ動作が繰り返し行われる。なお、冷媒をより細やかに制御できるように室外機１１０だけではなく室内機も膨張装置を備える構成にしてもよい。

【0074】

本実施の形態では、空気調和装置１００は、モータ７０を駆動源として冷凍サイクル１２０の冷媒を圧縮する圧縮機１１４と、モータ７０の駆動を制御する駆動装置１と、モータ７０、圧縮機１１４および駆動装置１を収容し空気調和装置１００の室外機１１０の外郭を構成する板金筐体１１１とを備え、金属部材４が板金筐体１１１である。これにより、パワーモジュール３から板金筐体１１１に伝わった熱を、板金筐体１１１から空気中に放熱させることができる。板金筐体１１１が室外の空気に触れる面積が大きいため、放熱面積が増えて、パワーモジュール３から発生した熱を効率良く放熱させることができる。

【0075】

本実施の形態では、室外機１１０は、板金筐体１１１に収容されて空気流を生成する室外ファン１１２を有し、金属部材４である板金筐体１１１のセパレータ１１５には、室外ファン１１２により生成された空気流が当たる。これにより、室外ファン１１２が生成した空気流によってセパレータ１１５が冷却されるため、パワーモジュール３からセパレータ１１５に伝わった熱を放熱させやすくなる。

【0076】

なお、駆動装置１の配置は、図示した例に限定されない。駆動装置１は、例えば、板金筐体１１１の天上壁、背面壁などに配置されてもよい。このような配置の場合には、金属部材は、板金筐体１１１の天上壁、背面壁などになる。

【0077】

また、本実施の形態では、前記した実施の形態１から３にかかる駆動装置１～１Ｄを、空気調和装置１００の室外機１１０に適用した場合を例示したが、空気調和装置１００以外の冷凍サイクル装置に適用してもよい。空気調和装置１００以外の冷凍サイクル装置としては、例えば、ヒートポンプ装置、冷凍装置が挙げられる。

【0078】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【0079】

例えば、前記した各実施の形態では、パワーモジュール３が、ＤＩＰタイプである場合を例にしたが、パワーモジュール３は、例えば、ガルウィング型のピンを有するＳＯＰ（Small Outline Package）タイプでもよい。パワーモジュール３がＳＯＰタイプである場合には、ピン３１が金属箔２０にはんだ付けで接合される。

【符号の説明】

【0080】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 駆動装置、２ 基板、３，３ａ，３ｂ パワーモジュール、４ 金属部材、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ 放熱部材、６ 伝熱グリス、１０ 駆動回路、２０ 金属箔、２１ スルーホール導体、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 電子部品、３０ パワーモジュール本体部、３１，３１ａ，３１ｂ ピン、３２ 第１の直線部、３３ 第２の直線部、３４ 曲線部、３５ パワーデバイス、３６ 樹脂、４０ 設置面、５０ 第１の放熱部、５１ 第２の放熱部、５２ 張出部、６０ 外部電源、７０ モータ、８０ 電線、１００ 空気調和装置、１１０ 室外機、１１１ 板金筐体、１１２ 室外ファン、１１３ 室外熱交換器、１１４ 圧縮機、１１５ セパレータ、１１６ ファン室、１１７ 機械室、１２０ 冷凍サイクル、１３０ 四方弁、１４０ 膨張装置、１５０ 室内熱交換器、１６０ 冷媒配管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】