JP6646004B2 - パワーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、回路基板を冷却するためのヒートシンクに冷却媒体を流通させるケーシングを有するパワーモジュールに関する。

モータを走行駆動源とする車両、例えば、電気自動車等には、該モータを制御するべくパワーモジュールが併せて搭載される。ここで、パワーモジュールは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体素子をはじめとする様々な電子部品が設けられた回路基板を有する。モータを付勢している最中には電子部品に通電がなされ、このため、電子部品、ひいては回路基板が熱を帯びる。

回路基板が過度に高温となると、該電子部品が所定の機能を果たすことが困難となる。そこで、パワーモジュールを、回路基板を冷却するためのヒートシンクを含めて構成することが広汎に行われている。すなわち、ヒートシンクには冷媒流通路が形成されており、該冷媒流通路内に冷却媒体が流通される。冷却媒体が回路基板の熱を奪取することで、回路基板から熱が除去される。すなわち、回路基板の冷却がなされる。

この点に関し、本出願人は、特許文献１において、構成の簡素化及び軽量化、生産コストの低廉化を図り得るパワーモジュールを提案している。すなわち、ケーシングに、該ケーシング外から冷媒流通路に冷却媒体を供給するための供給路と、冷媒流通路からケーシング外に冷却媒体を排出するための排出路とを形成した構成である。

特願２０１６−２１２６０３号

本発明は特許文献１記載の技術に関してなされたもので、所定の相手材に対する取付構造が一層簡素化され、しかも、相手材との冷却媒体の授受が容易なパワーモジュールを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、電子部品が設けられた回路基板と、前記回路基板の熱を除去するための冷却媒体が流通する冷媒流通路が形成されたヒートシンクと、前記ヒートシンクとの間に前記回路基板を介装したケーシングとを備えるパワーモジュールにおいて、
前記ケーシングは、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持する支持部材と、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持した前記支持部材を保持するケーシング本体と、
を備え、
前記支持部材と前記ケーシング本体とが互いに接合されることに伴い、前記ケーシングに、該ケーシング外から前記冷媒流通路に前記冷却媒体を供給するための供給路と、前記冷媒流通路から前記ケーシング外に前記冷却媒体を排出するための排出路とが形成され、
前記支持部材に、前記ケーシング本体を臨む側から陥没して前記ヒートシンクの端部を支持する有底の凹部と、前記凹部に連通して前記冷却媒体が流通する有底の中間通路とが形成され、
前記ケーシング本体に、前記凹部及び前記中間通路を閉塞する蓋部が設けられ、
且つ前記支持部材の、前記ヒートシンクを支持する支持面の裏面に中空柱状部が設けられるとともに、前記中空柱状部の中空内部が、前記中間通路に連通して前記冷却媒体が流通する連通路であることを特徴とする。

この構成では、中空柱状部の中空内部を冷却媒体の通路として用いることができる。従来、パワーモジュールを取り付ける相手材の冷却通路とパワーモジュールの冷却通路とは、管継手や配管を介して接続されているが、上記の構成では、中空柱状部自体を配管の代替として相手材に連結することが可能となる。すなわち、管継手や配管が不要となる。

従って、パワーモジュールを取り付ける相手材に対する取付構造が一層簡素化される。また、相手材の冷媒通路に中空柱状部を係合することができるので、相手材との間で冷却媒体を容易に授受することができる。

加えて、管継手や配管が不要となる分、パワーモジュールを取り付けるスペースを狭小化し得るので、該パワーモジュールの配置レイアウトの自由度が向上する。さらに、コストの低廉化を図ることも可能である。

上記したように、このパワーモジュールは、相手材に取り付ける際、冷媒通路に中空柱状部を係合することが可能である。この係合を行う際には、冷却媒体が漏洩することを回避するべく、冷媒通路の内壁と中空柱状部との間をシールすることが好ましい。このためには、中空柱状部の外側壁に沿って周回する環状溝を形成するとともに、該環状溝にシール部材を装着すればよい。

本発明によれば、ヒートシンクを支持する支持部材に、相手材の冷媒通路に係合することが可能な中空柱状部を設けるようにしている。このため、相手材の冷媒通路とパワーモジュールの冷媒通路を連通するための管継手や配管等が不要となる。従って、相手材に対する取付構造が簡素化される。しかも、相手材との間で冷却媒体の授受も容易である。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係るパワーモジュールを含んで構成されるパワーモジュールユニットの要部側面概略断面図であり、図１Ｂは、パワーモジュールの下方からの概略全体斜視図である。 パワーモジュールの下方からの要部分解斜視図である。 パワーモジュールの上方からの要部分解斜視図である。 図４Ａは、パワーモジュールの供給路近傍の要部縦断面図であり、図４Ｂは、排出路近傍の要部縦断面図である。

以下、本発明に係るパワーモジュールにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「左」、「右」、「下」及び「上」は、各図面の左方、右方、下方及び上方に対応するが、これは理解を容易にするための便宜的なものであり、パワーモジュールを実使用する際の方向を定義するものではない。

図１Ａは、本実施の形態に係るパワーモジュール１０を含んで構成されるパワーモジュールユニット１２の要部側面概略断面図である。パワーモジュールユニット１２は、パワーモジュール１０と、該パワーモジュール１０によって制御される装置（例えば、モータ）とを有する。図１Ａにおける参照符号１４は、該装置を構成するハウジングを示す。

ハウジング１４には、該ハウジング１４の内方から外方に冷却媒体を導く往路１６と、外方から内方に導く復路１８と、図示しないネジ穴とが形成される。パワーモジュール１０は、後述する第１中空柱状部２０ａ、第２中空柱状部２０ｂが往路１６及び復路１８にそれぞれ係合され、且つ後述する第１ブッシュ２２ａ、第２ブッシュ２２ｂ（図１Ｂ、図２及び図３参照）に通された図示しない取付ネジが前記ネジ穴に螺合されることで、ハウジング１４に対して組み付けられている。すなわち、ハウジング１４は、パワーモジュール１０を取り付ける相手材である。

パワーモジュール１０につき詳述すると、下方からの概略全体斜視図である図１Ｂ、下方からの要部分解斜視図である図２、上方からの要部分解斜視図である図３に示すように、該パワーモジュール１０は、回路基板３０（図３参照）と、該回路基板３０を挟持するヒートシンク３２と、ケーシング３４とを備える。なお、回路基板３０は、図１Ａ及び図２では省略しており、図１Ｂでは視認し得ない位置にある。

回路基板３０は、導電配線が予め形成された絶縁基板（基板）上に各種の電子部品３６（素子）が設けられ、これにより電子回路が形成されてなる。電子部品３６は、例えば、ＩＧＢＴ等のトランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード、サイリスタ等である。

ヒートシンク３２は、熱伝導度が良好な金属材、例えば、アルミニウム又はその合金からなり、押し出し成形等によって得られる。この場合、ヒートシンク３２は、長手方向に直交する断面がトラック形状をなし、下端面及び上端面が平坦面をなす扁平な中空体である。また、長手方向に沿って仕切壁３８（図２及び図３参照）が延在し、隣り合う仕切壁３８同士によって形成される空間が、冷却媒体（例えば、冷却水等の冷却液）が流通する冷媒流通路４０となる。すなわち、ヒートシンク３２は、中空内部が複数の仕切壁３８によって区画された金属製の扁平多孔管からなる。

ケーシング３４は、この場合、第１支持部材４２ａと、第２支持部材４２ｂ（すなわち、２個の支持部材）と、ケーシング本体４４とを有する。すなわち、本実施の形態では、ケーシング３４は３個の部材４２ａ、４２ｂ、４４から構成される。これら第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂ及びケーシング本体４４はいずれも、樹脂材からなる。この種の樹脂材の好適な例としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリサルファイド樹脂等が挙げられる。

図２及び図３に示すように、第１支持部材４２ａは、ヒートシンク３２の奥行き方向に沿って延在する第１支持部４６ａと、該第１支持部４６ａから、ヒートシンク３２の長手方向に沿い且つヒートシンク３２から離間するように突出した第１舌片部４８ａとを有する。第１支持部４６ａの奥行きはヒートシンク３２の奥行きに比して若干大きく、また、ヒートシンク３２の長手方向に沿う方向は短尺である。

第１支持部４６ａには、ケーシング本体４４に臨む上端面側から下端面側に指向して陥没するように第１凹部５０ａが形成されている。このため、第１凹部５０ａは、上端面側が開口した有底形状となっている。後述するように、第１凹部５０ａによってヒートシンク３２の右端部が支持される。

同様に、第１舌片部４８ａには、ケーシング本体４４に臨む上端面側から下端面側に指向して陥没するとともに、第１凹部５０ａに連なる第１中間通路５２ａが形成されている。すなわち、第１中間通路５２ａもまた、上端面側が開口した有底形状となっている。

図１Ａ、図１Ｂ及び図３に示すように、第１舌片部４８ａには、外方下端面から下方に向かって突出する第１中空柱状部２０ａが一体的に設けられる。第１中空柱状部２０ａは略円柱体形状をなし、その外側壁には第１環状溝５４ａ（特に図１Ａ参照）が形成される。第１環状溝５４ａには、シール部材としての第１Ｏリング５６ａが装着される。

第１中間通路５２ａの底面からは、第１中空柱状部２０ａの下端にわたって一体的に延在する第１貫通孔５８ａが形成される。この第１貫通孔５８ａの存在により、第１中空柱状部２０ａが中空部位となっている。

第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａは、後述するようにケーシング本体４４で閉塞される。これにより、第１貫通孔５８ａを流通した冷却媒体が、第１中間通路５２ａ及び第１凹部５０ａを介してヒートシンク３２の冷媒流通路４０まで案内される。このように、本実施の形態では、第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａがケーシング本体４４で閉塞されることに伴い、ケーシング３４外に設けられた冷却媒体供給源から冷媒流通路４０へと冷却媒体を供給するための供給路６０（図４Ａ参照）が形成される。

一方の第２支持部材４２ｂは、第１支持部材４２ａと略同一形状をなすが、説明の便宜上、第１支持部材４２ａの構成要素に対応する構成要素の名称については「第１」に代えて「第２」を付し、且つ参照符号の添字「ａ」に代えて「ｂ」を付すものとする。すなわち、第２支持部材４２ｂは、第２支持部４６ｂと第２舌片部４８ｂとを有する。第２支持部４６ｂには、上端面側が開口した有底形状の第２凹部５０ｂが形成されている。この第２凹部５０ｂにより、ヒートシンク３２の左端部が支持される。

また、第２舌片部４８ｂには、第２凹部５０ｂに連なり且つ上端面側が開口した有底形状の第２中間通路５２ｂが形成されるとともに、外方下端面から下方に向かって突出する第２中空柱状部２０ｂが一体的に設けられる。略円柱体形状をなす第２中空柱状部２０ｂの外側壁には第２環状溝５４ｂが形成され、該第２環状溝５４ｂに、シール部材としての第２Ｏリング５６ｂが装着される。

第２中間通路５２ｂの底面から第２中空柱状部２０ｂの下端にわたり、第２貫通孔５８ｂが一体的に延在する。この第２貫通孔５８ｂの存在により、第２中空柱状部２０ｂが中空部位となっている。

第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂも、ケーシング本体４４で閉塞される（後述）。これにより、ヒートシンク３２の冷媒流通路４０を流通した冷却媒体が、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂを介して第２貫通孔５８ｂに案内される。このことから諒解されるように、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂがケーシング本体４４で閉塞されることに伴い、冷媒流通路４０を流通した冷却媒体を、ケーシング３４外に設けられた冷却媒体回収槽へと排出するための排出路６２（図４Ｂ参照）が形成される。

図１Ａに示すように、第１中空柱状部２０ａ及び第２中空柱状部２０ｂは、それぞれ、ハウジング１４に形成された往路１６、復路１８に係合される。ここで、往路１６は冷却媒体供給源に接続され、復路１８は冷却媒体回収槽に接続されている。すなわち、冷却媒体は、往路１６を流通してハウジング１４外に導出され、第１貫通孔５８ａを経て第１中間通路５２ａに供給される。また、冷却媒体は、第２中間通路５２ｂから第２貫通孔５８ｂを経て復路１８、換言すれば、ハウジング１４内に戻される。このように、第１貫通孔５８ａは、第１支持部材４２ａ外のハウジング１４（相手材）から供給された冷却媒体が流通する冷媒通路であり、一方、第２貫通孔５８ｂは、第２支持部材４２ｂ外のハウジング１４（相手材）に排出される冷却媒体が流通する冷媒通路である。

ケーシング本体４４は、ヒートシンク３２との間に回路基板３０を介装する介装部７０と、該介装部７０の外縁部から突出する突部７２とを有する。この中の介装部７０は、枠部７４内に十字形状の回路押さえ部７６が形成されて構成されている。図３、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、枠部７４及び突部７２の下端面同士は面一であり、このため、枠部７４の肉厚は突部７２よりも大きくなっている。また、回路押さえ部７６の下端面は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、枠部７４の下端面に比して若干上方に位置する。

突部７２は、第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂに重なる位置まで延在する（図１Ａ参照）。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、突部７２の下端面には、第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａの開口の形状に対応する形状の第１リブ７８ａと、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口の形状に対応する形状の第２リブ７８ｂとが設けられる。図４Ａに示すように、第１リブ７８ａの下端面に、第１支持部材４２ａの、第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａの開口近傍が接合される。同様に、図４Ｂに示すように、第２リブ７８ｂの下端面に、第２支持部材４２ｂの、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口近傍が接合される。

このため、第１凹部５０ａ、第１中間通路５２ａ、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口が突部７２の下端面で閉塞される。すなわち、突部７２は、第１凹部５０ａ、第１中間通路５２ａ、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂを閉塞する蓋部として機能する。

第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂには、第１ネジ挿通孔がそれぞれ形成され、且つケーシング本体４４の突部７２には、第２ネジ挿通孔が形成される。第１ネジ挿通孔、第２ネジ挿通孔には、それぞれ、金属製の第１ブッシュ２２ａ、第２ブッシュ２２ｂが嵌合される。第１ネジ挿通孔と第２ネジ挿通孔は互いに対応する位置に形成されており、このため、第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂにケーシング本体４４を重畳したときには、第１ブッシュ２２ａに第２ブッシュ２２ｂが重畳される。

パワーモジュール１０は、第２ブッシュ２２ｂ側から第１ブッシュ２２ａ側に向かって通された取付ネジ（図示せず）を介してハウジング１４に位置決め固定される。

本実施の形態に係るパワーモジュール１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。

パワーモジュール１０は、以下のようにして製造することができる。すなわち、先ず、第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂ及びケーシング本体４４を作製する。このためには、例えば、溶融樹脂を出発材として射出形成を行えばよい。なお、第１支持部材４２ａと第２支持部材４２ｂは、同一の射出成形装置（型）によって作製することが可能である。このため、設備投資を低廉化することができる。

第１支持部材４２ａは、第１凹部５０ａが形成された第１支持部４６ａと、第１中間通路５２ａが形成された第１舌片部４８ａと、第１貫通孔５８ａが形成された第１中空柱状部２０ａとが一体的に連なった単一部材として得られる。第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａが同一方向に臨んで開口し、且つ第１貫通孔５８ａが第１支持部材４２ａの厚み方向、及び第１中空柱状部２０ａの高さ方向に沿って延在する。このような形状を、射出成形等で成形することは容易である。すなわち、上記した形状を採用したことにより、第１支持部材４２ａを作製することが容易となる。勿論、第２支持部材４２ｂについても同様である。

その一方で、別の射出成形装置において、枠部７４及び回路押さえ部７６を有する介装部７０と、第１リブ７８ａ及び第２リブ７８ｂが設けられた突部７２とが一体的に連なるケーシング本体４４が作製される。このように、本実施の形態では、ケーシング３４を構成する第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂ及びケーシング本体４４が樹脂材からなる。樹脂材は、同一体積の金属材等に比して著しく軽量であるので、ケーシング３４、ひいてはパワーモジュール１０の有効な軽量化を図ることができる。

これとは別に、ヒートシンク３２を作製する。上記したように、ヒートシンク３２は、アルミニウム又はその合金等の熱伝導度が良好な金属材に対して押し出し成形等を施すことによって得ることができる。押し出し成形の際に、仕切壁３８も同時に形成される。すなわち、１回の成形作業を行うことによって、扁平多孔管としてのヒートシンク３２が得られる。

さらに、絶縁基板上にＩＧＢＴ等のトランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード、サイリスタ等の電子部品３６を実装して、該絶縁基板上に予め形成された導電配線とともに電子回路を構成する。これにより、回路基板３０を作製する。

次に、ヒートシンク３２の右端及び左端に前記支持部材を接合する。同一の射出成形型で作製された支持部材であっても、右端に装着された支持部材が第１支持部材４２ａとなり、左端に装着された支持部材が第２支持部材４２ｂとなる。すなわち、この場合、略同一形状の支持部材が、略１８０°離間した回転対称位置に配置される。

具体的には、予め接着剤が塗布されたヒートシンク３２の右端を、第１支持部材４２ａの第１凹部５０ａに挿入する。又は、第１凹部５０ａの底面と、ヒートシンク３２の右端側方に対向する側面に接着剤を塗布するようにしてもよい。いずれの場合においても、接着剤がヒートシンク３２から押圧を受けて展開し、右端の底面と第１凹部５０ａの底面との間、右端側方と第１凹部５０ａの側面との間を閉塞する。この閉塞により、ヒートシンク３２の右端と第１支持部材４２ａとの間のシールがなされる。

また、予め接着剤が塗布されたヒートシンク３２の左端を、第２支持部材４２ｂの第２凹部５０ｂに挿入する。これに代替し、第２凹部５０ｂの底面と、ヒートシンク３２の左端側方に対向する側面に接着剤を塗布するようにしてもよい。上記と同様に接着剤が展開し、左端の底面と第２凹部５０ｂの底面との間、左端側方と第２凹部５０ｂの側面との間を閉塞する。その結果、ヒートシンク３２の左端と第２支持部材４２ｂとの間のシールがなされる。

接着剤による接合に代え、溶着を行うようにしてもよい。この場合、第１凹部５０ａ及び第２凹部５０ｂの底面及び側面に熱や振動を付与すればよい。前者の場合には熱溶着が施され、後者の場合には振動溶着が施される。溶着では、ヒートシンク３２と第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂのそれぞれとが間隙なく接合され、その結果、ヒートシンク３２と第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂのそれぞれとの間がシールされる。

図４Ａに示すように、ヒートシンク３２の右方先端面と、第１凹部５０ａの、該右方先端面に対向する内壁面８２ａとの間にクリアランスを形成することが好ましい。ヒートシンク３２の左方先端面についても同様に、図４Ｂに示すように、第２凹部５０ｂの、該左方先端面に対向する内壁面８２ｂとの間にクリアランスを形成することが好ましい。また、図４Ａ及び図４Ｂから諒解されるように、ヒートシンク３２の上端面は、第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂの上端面から若干突出する。

次に、ヒートシンク３２の上端面で回路基板３０（図３参照）を支持し、この状態で、第１リブ７８ａの下端面に第１支持部材４２ａを接合するとともに、第２リブ７８ｂの下端面に第２支持部材４２ｂを接合する。これにより、ヒートシンク３２を支持した第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂがケーシング本体４４に保持されるとともに、ケーシング３４が構成されてパワーモジュール１０が得られるに至る。

この際、回路基板３０は、ヒートシンク３２と、ケーシング本体４４の回路押さえ部７６（介装部７０）とで挟持される。上記したように、回路押さえ部７６の下端面が枠部７４の下端面よりも上方に位置するので、枠部７４内に収容された回路基板３０の上端面が回路押さえ部７６の下端面に当接する。

このように、本実施の形態によれば、３個の部材４２ａ、４２ｂ、４４でケーシング３４を構成することが可能である。従って、部品点数が低減するとともに構成が簡素となり、パワーモジュール１０を得るための組立作業が容易となる。このため、パワーモジュール１０の生産効率の向上や、生産コストの低廉化を図り得る。

しかも、この場合、支持部材を第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂの２個としており、このため、第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂ同士が離間しているので、ヒートシンク３２の下端面がケーシング３４から露呈した状態となる。従って、大気との接触面積が大きくなるので、放熱が効率よく営まれる。加えて、ヒートシンク３２の下端面を覆う部位が存在しない分だけ、ケーシング３４の一層の軽量化を図ることができる。

第１リブ７８ａと第１支持部材４２ａの接合、及び第２リブ７８ｂと第２支持部材４２ｂとの接合も、例えば、接着剤又は溶着によってなされる。溶着を行う場合、上記と同様に、第１リブ７８ａ及び第２リブ７８ｂに熱や振動を付与すればよい。第１リブ７８ａは、第１凹部５０ａ及び第１中間通路５２ａの開口近傍を囲繞し（図４Ａ参照）、第２リブ７８ｂは、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口近傍を囲繞する（図４Ｂ参照）。また、突部７２の下端面が、第１凹部５０ａ、第１中間通路５２ａ、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口を閉塞し、これにより、供給路６０及び排出路６２がそれぞれ形成される。

このように、第１凹部５０ａ、第１中間通路５２ａ、第２凹部５０ｂ及び第２中間通路５２ｂの開口を、ケーシング本体４４に設けた突部７２で閉塞することにより、供給路６０及び排出路６２を形成することができる。このため、第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂ及びケーシング本体４４を作製した後、供給路６０や排出路６２を形成するための後加工を行う必要がない。このことによってもパワーモジュール１０を得るまでの作業が容易となるので、パワーモジュール１０の生産効率が一層向上するとともに、生産コストが一層低廉化する。

しかも、上記のようにして供給路６０及び排出路６２を形成するようにしたため、第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂの構成を簡素化することができる。また、ヒートシンク３２や第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂが設計誤差を含むものであったとしても、第１凹部５０ａ、第２凹部５０ｂに挿入されたヒートシンク３２の端部を上記のようにして接合することで、両者の間にシールがなされる。このため、ヒートシンク３２や第１支持部材４２ａ、第２支持部材４２ｂを厳密な寸法精度で仕上げる必要は特にない。

従って、ヒートシンク３２、第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂを作製する際の管理項目が低減する。この分、ヒートシンク３２、第１支持部材４２ａ及び第２支持部材４２ｂを作製することが容易となる。

必要に応じ、ヒートシンク３２の右端及び左端の上端面が、突部７２の下端面に接合される。ヒートシンク３２の右端及び左端の上端面に接着剤が塗布されているときには、接着剤が展開して上端面と突部７２の下端面との間を閉塞する。これにより、シールがなされる。又は、溶着によってヒートシンク３２と突部７２とを接合するようにしてもよい。

このように、本実施の形態によれば、ロウ付け接合を行うことなくパワーモジュール１０を構成することができる。従って、樹脂材からなるケーシング３４が溶融ないし変形を起こす懸念が払拭される。

以上のようにして作製されたパワーモジュール１０の第１中空柱状部２０ａ、第２中空柱状部２０ｂが、ハウジング１４に形成された往路１６、復路１８にそれぞれ係合される。この際、第１Ｏリング５６ａが往路１６の内壁と第１中空柱状部２０ａの間をシールするとともに、第２Ｏリング５６ｂが復路１８の内壁と第２中空柱状部２０ｂの間をシールする。また、第１貫通孔５８ａが往路１６に連通し、第２貫通孔５８ｂが復路１８に連通する。すなわち、ハウジング１４側の冷媒通路（往路１６及び復路１８）と、パワーモジュール１０側の冷媒通路（第１貫通孔５８ａ及び第２貫通孔５８ｂ）とが直接接続される。

従って、この場合、ハウジング１４とパワーモジュール１０との間に配管や管継手等を設ける必要がない。すなわち、取付構造の構成を簡素化することができる。しかも、配管や管継手等が不要であるためにパワーモジュール１０の取付スペースが狭小化するので、パワーモジュール１０の配置レイアウトの自由度が向上する。

さらに、第２ブッシュ２２ｂ側から第１ブッシュ２２ａ側に取付ネジが挿通される。この取付ネジが、ハウジング１４に形成された前記ネジ穴に螺合される。以上により、パワーモジュール１０がハウジング１４に組み付けられ、パワーモジュールユニット１２が構成されるに至る。

モータが付勢されたときには、回路基板３０の電子部品３６に通電がなされるとともに、前記冷却媒体供給源から冷却媒体（例えば、冷却水）が供給される。この冷却媒体は、ハウジング１４内を流通した後、往路１６を介して第１貫通孔５８ａに導入され、さらに、供給路６０に導入される。すなわち、冷却媒体は、第１貫通孔５８ａを経由して第１中間通路５２ａに到達する。第１中間通路５２ａの容積が第１貫通孔５８ａに比して大きいため、冷却媒体は第１中間通路５２ａに一旦貯留され、その後、第１凹部５０ａに流入する。

第１凹部５０ａの、ヒートシンク３２の右方先端面に対向する内壁面８２ａと、該右方先端面との間には、好ましくはクリアランスが形成されている。この場合、第１凹部５０ａに流入した冷却媒体は、クリアランス内で拡散する。このため、冷却媒体は、ヒートシンク３２の各冷媒流通路４０に略均等に分配される。

回路基板３０は、電子部品３６に通電がなされることに伴って熱を帯びる。この熱は、該回路基板３０の下端面に当接したヒートシンク３２内の冷媒流通路４０を流通する冷却媒体に伝達される。しかも、ヒートシンク３２の下端面がケーシング３４から露呈しているため、ヒートシンク３２の大気との接触面積が大きい。このため、いわゆる熱こもりが防止され、ヒートシンク３２から熱が効率よく放出される。以上のことが相俟って、回路基板３０の温度が過度に上昇することが回避され、各電子部品３６が所定の機能を発揮する。

冷媒流通路４０を流通した冷却媒体は、第２凹部５０ｂに導出される。ヒートシンク３２の左方先端面と、第２凹部５０ｂの、該左方先端面に対向する内壁面８２ｂとの間には、好ましくはクリアランスが形成されている。この場合、冷媒流通路４０が内壁面で閉塞されることが回避されるので、冷却媒体が第２凹部５０ｂに容易に流入する。冷却媒体はクリアランス内で収斂し、第２中間通路５２ｂに一旦貯留された後、第２貫通孔５８ｂから排出される。

第２貫通孔５８ｂから排出された冷却媒体は、復路１８を介してハウジング１４内に戻される。その後、冷却媒体は前記冷却媒体回収槽に回収され、大気等に熱を伝達して低温となった後、ハウジング１４内に循環供給される。このように、本実施の形態によれば、パワーモジュール１０とハウジング１４との間で冷却媒体が容易に授受される。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、この実施の形態では、第１支持部材４２ａを、第１支持部４６ａと第１中空柱状部２０ａが一体的に連なった単一部材として構成するようにしているが、第１中空柱状部２０ａを別部材として設け、第１支持部４６ａに連結して構成するようにしてもよい。この場合、例えば、第１中空柱状部２０ａの上端に雄ネジを形成する一方、第１支持部４６ａに、第１中空柱状部２０ａを取り付ける取付孔を形成し且つ該取付孔の内壁に雌ネジを刻設すればよい。

また、第１支持部材４２ａ側又は第２支持部材４２ｂ側のいずれかに供給路６０及び排出路６２の双方が形成されるようにしてもよい。この場合、例えば、第１支持部材４２ａから供給された冷却媒体を第２支持部材４２ｂで折り返し、第１支持部材４２ａから排出するようにすればよい。第２支持部材４２ｂから冷却媒体を供給したときには、この逆である。

さらに、支持部材を、第１支持部４６ａ及び第２支持部４６ｂと、ヒートシンク３２の下端面を覆う部位とを一体的に有する単一部材として構成するようにしてもよい。この場合、ケーシング３４を構成する部品の点数が一層低減するという利点がある。

１０…パワーモジュール １２…パワーモジュールユニット
１４…ハウジング １６…往路
１８…復路 ２０ａ、２０ｂ…中空柱状部
２２ａ、２２ｂ…ブッシュ ３０…回路基板
３２…ヒートシンク ３４…ケーシング
３６…電子部品 ３８…仕切壁
４０…冷媒流通路 ４２ａ、４２ｂ…支持部材
４４…ケーシング本体 ４６ａ、４６ｂ…支持部
４８ａ、４８ｂ…舌片部 ５０ａ、５０ｂ…凹部
５２ａ、５２ｂ…中間通路 ５４ａ、５４ｂ…環状溝
５６ａ、５６ｂ…Ｏリング ５８ａ、５８ｂ…貫通孔
６０…供給路 ６２…排出路
７０…介装部 ７２…突部
７６…回路押さえ部 ７８ａ、７８ｂ…リブ

Claims (2)

1. 電子部品が設けられた回路基板と、前記回路基板の熱を除去するための冷却媒体が流通する冷媒流通路が形成されたヒートシンクと、前記ヒートシンクとの間に前記回路基板を介装したケーシングとを備えるパワーモジュールにおいて、
   前記ケーシングは、
   樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持する支持部材と、
   樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持した前記支持部材を保持するケーシング本体と、
   を備え、
   前記支持部材と前記ケーシング本体とが互いに接合されることに伴い、前記ケーシングに、該ケーシング外から前記冷媒流通路に前記冷却媒体を供給するための供給路と、前記冷媒流通路から前記ケーシング外に前記冷却媒体を排出するための排出路とが形成され、
   前記支持部材に、前記ケーシング本体を臨む側から陥没して前記ヒートシンクの端部を支持する有底の凹部と、前記凹部に連通して前記冷却媒体が流通する有底の中間通路とが形成され、
   前記ケーシング本体に、前記凹部及び前記中間通路を閉塞する蓋部が設けられ、
   且つ前記支持部材の、前記ヒートシンクを支持する支持面の裏面に中空柱状部が設けられるとともに、前記中空柱状部の中空内部が、前記中間通路に連通して前記冷却媒体が流通する連通路であることを特徴とするパワーモジュール。
2. 請求項１記載のパワーモジュールにおいて、前記中空柱状部に、その外側壁に沿って周回する環状溝が形成されるとともに、前記環状溝にシール部材が装着されることを特徴とするパワーモジュール。

Images