具体实施方式

以下，基于附图对本申请的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。另外，各图中关于相同或相当的构件、部位，标注相同标号来进行说明。

实施方式1.

图1是示出实施方式1所涉及的功率转换装置100的概要的俯视图，图2是在图1的A-A截面位置处切断的功率转换装置100的主要部分剖视图，图3是在图2的B-B截面位置处切断的功率转换装置100的主要部分剖视图，图4是在与图1的A-A截面位置相同的位置处切断的另一功率转换装置100的主要部分剖视图。图1是通过去掉电容器壳体6和正极侧汇流条7a的一部分来示出内部的电容器元件5的一部分的图，图2和图4是通过省略半导体模块1c和冷却器2的内部来示出的图，图3是通过省略冷却器2的内部来示出的图。

如图1所示，功率转换装置100包括半导体模块1、冷却器2、电容器模块3和散热用金属体4。功率转换装置100是通过半导体模块1对由电容器模块3平滑后的直流电进行功率转换并从外部端子18输出的装置。本实施方式示出了输出三相交流的功率转换装置100，并且半导体模块1由对应于各相的半导体模块1a、1b、1c构成。在图1中未图示出功率转换装置100所具备的输入部。

<半导体模块1>

半导体模块1a、1b、1c分别包括半导体元件13(图1中未示出)、正极侧模块汇流条7b和负极侧模块汇流条8b。正极侧模块汇流条7b的一端直接或间接地电连接到半导体元件13的第一端子，并且另一端从包围半导体元件13的保护构件21延伸到外部。负极侧模块汇流条8b的一端直接或间接地电连接到半导体元件13的第二端子，并且另一端从保护构件21延伸到外部。半导体元件13等半导体模块1的构成要素例如被作为保护构件21的树脂密封，但是保护构件21不限于此。保护构件21可以是包围半导体元件13等的壳体。

<冷却器2>

冷却器2通过外侧的冷却面2b热连接到半导体模块1、电容器模块3和散热用金属体4，并冷却半导体模块1、电容器模块3和散热用金属体4。冷却器2包括制冷剂流路2a(图1中未示出)，在该制冷剂流路2a的内侧有制冷剂流动。作为流体的制冷剂在与外侧冷却面2b平行的方向上从设置在冷却器2的其中一侧的制冷剂入口10朝向设置在另一侧的制冷剂出口11流动。作为制冷剂，例如使用水或乙二醇液体。冷却面2b由制冷剂冷却。冷却器2由例如铝压铸制成。

<电容器模块3>

如图2所示，电容器模块3包括用于平滑直流电的电容器元件5、通过填充用树脂9容纳电容器元件5的电容器壳体6、正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a。电容器元件5的第二端子5b被配置成与电容器壳体6的热连接到冷却器2的壁即散热壁6a相对，电容器元件5的第一端子5a被配置成与电容器壳体6的与散热壁6a相对的壁即相对壁6b相对。在本实施方式中，使第一端子5a与相对壁6b相对地配置，并且使第二端子5b与散热壁6a相对地配置，但是不限于此，可以使第一端子5a与散热壁6a相对地配置，使第二端子5b与相对壁6b相对地配置。

正极侧汇流条7a的一端电连接到电容器元件5，另一端从电容器壳体6延伸到外部，并且电连接到正极侧模块汇流条7b的另一端。负极侧汇流条8a的一端电连接到电容器元件5，另一端从电容器壳体6延伸到外部，并且电连接到负极侧模块汇流条8b的另一端。正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的一个的一端连接到电容器壳体6的内部中的与散热壁6a相对地配置的电容器元件5的第二端子5b，并且正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的另一个的一端连接到电容器壳体6中的与相对壁6b相对地配置的电容器元件5的第一端子5a。本实施方式中，负极侧汇流条8a的一端连接到第二端子5b，正极侧汇流条7a的一端连接到第一端子5a，但不限于此。

如图1所示，电容器模块3通过电容器壳体6所具备的电容器模块固定部14固定到冷却器2的冷却面2b。固定方法例如是螺钉止动，但不限于此。如图2所示，为了提高电容器模块3的冷却效率，将作为导热构件的散热用油脂20配置在电容器壳体6和冷却面2b之间。导热构件不限于散热用油脂20，可以是例如散热片或散热化合物。散热用油脂20可以设置在半导体模块1、散热用金属体4与冷却面2b之间。

为了在电容器模块3和半导体模块1之间进行低布线电感的连接，将电容器模块3与半导体模块1靠近地配置。由于将电容器模块3和半导体模块1靠近地配置，并且以低布线电感连接电容器模块3和半导体模块1，因此能抑制在用于连接电容器模块3和半导体模块1的汇流条中发生多余的损耗。由于抑制了损耗的发生，因此抑制了由汇流条的焦耳热引起的发热，并且能保护电容器元件5避免温度升高。

<散热用金属体4>

散热用金属体4具有板状部4b，该板状部4b是通过绝缘构件即填充用树脂9与正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的另一个的一端和另一端之间的板状的中间连接部分22相对并且热连接的板状的部分。散热用金属体4通过连接部4a与冷却器2的冷却面2b热连接。散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22配置在电容器壳体6的内部。

根据这种结构，在远离冷却器2的冷却面2b的相对壁6b侧与电容器元件5连接的正极侧汇流条7a能通过散热用金属体4，由冷却器2进行冷却。此外，在电容器元件5的相对壁6b侧的部分的发热也能通过散热用金属体4进行冷却。尤其是在功率转换装置100具有高输出密度时，尽管正极侧汇流条7a由于自身的焦耳热导致发热，并从半导体模块1接收到热量，但是由于能通过散热用金属体4冷却正极侧汇流条7a，因此能防止由于正极侧汇流条7a引起的电容器元件5的温度升高。由于散热用金属体4配置在电容器壳体6的内部，因此不需要将散热用金属体4设置于功率转换装置100的工序，从而能提高功率转换装置100的生产率。

电容器元件5经由散热用金属体4和电容器壳体6的散热壁6a，热连接到冷却器2的冷却面2b。因此，能用具有简单结构的冷却器2冷却电容器元件5，而无需设置包围电容器元件5的复杂的冷却结构。由于正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的一个的一端与电容器壳体6的内部中的散热壁6a相对地配置，因此正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的一个由冷却器2的冷却面2b有效地冷却。由于正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的另一个的板状中间连接部分22和散热用金属体4的板状部4b热连接，所以正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的另一个通过散热用金属体4由冷却器2的冷却面2b有效地冷却。此外，能冷却电容器元件5、正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a，而不会使冷却器2内部的制冷剂流路2a复杂化。

将螺钉紧固或焊接等用于连接从半导体模块1延伸出的汇流条和从电容器模块3延伸出的汇流条。因此，在半导体模块1和电容器模块3之间需要用于将汇流条彼此连接的空间。如图1所示，能利用该空间来配置用于热连接冷却器2和散热用金属体4的连接部4a。通过利用该空间来配置连接部4a，从而能使用散热用金属体4来增强电容器元件5等的冷却能力，而不用增加电容器模块3和半导体模块1所占据的空间。此外，由于并不增加包括电容器模块3的安装部在内的占用空间，因此配置连接部分4a的位置可以是与配置电容器模块固定部14的空间几乎平行的位置。半导体模块1和电容器模块3所具备的汇流条的连接方法不限于螺钉紧固或焊接。

在本实施方式中，将电容器模块3和半导体模块1配置在同一平面即冷却器2的冷却面2b上，但是电容器模块3和半导体模块1的配置不限于同一平面上。如果以低布线电感连接电容器模块3和半导体模块1，并且功率转换装置100的组装容易，则电容器模块3和半导体模块1可以不配置在同一平面上。例如，如图4所示，冷却器2的冷却面2b可以具有台阶，可以将电容器模块3和半导体模块1配置在各个面上。即使在这种配置中，也能以低布线电感连接电容器模块3和半导体模块1，容易地组装功率转换装置100。电容器模块3和半导体模块1可以配置成将冷却器2夹在中间。

本实施方式中，由于将散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22配置在电容器壳体6的内部，因此通过作为绝缘构件的填充用树脂9热连接散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22，但是绝缘构件不限于填充用树脂9。可以在散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22之间设置由绝缘材料形成的结构保持用树脂来代替填充用树脂9，并且可以构成为在散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22之间夹持绝缘纸。

如上所述，在实施方式1的功率转换装置100中，包括散热用金属体4，该散热用金属体4具有板状部4b，该板状部4b经由填充用树脂9与正极侧汇流条7a的一端和另一端之间的板状的中间连接部分22相对并进行热连接，并且该散热用金属体4热连接到冷却器2的冷却面2b，因此能提高作为发热构件的正极侧汇流条7a的冷却性能，并且能保护电容器元件5避免温度升高。此外，即使是远离冷却器2的冷却面2b的电容器元件5的相对壁6b侧部分的发热，也能通过散热用金属体4冷却。由于散热用金属体4配置在电容器壳体6的内部，因此不需要将散热用金属体4设置于功率转换装置100的工序，并且能提高功率转换装置100的生产率。

由于电容器元件5经由散热用金属体4和电容器壳体6的散热壁6a热连接到冷却器2的冷却面2b，因此能通过具有简单结构的冷却器2保护电容器元件5避免温度升高，而无需设置包围电容器元件5那样复杂的冷却结构的冷却器。此外，由于电容器模块3和半导体模块1靠近，并且通过低布线电感的汇流条连接电容器模块3和半导体模块1，因此抑制了由于汇流条的焦耳热引起的发热，并且能保护电容器元件5避免温度升高。

实施方式2.

说明实施方式2的功率转换装置100。图5是示出实施方式2所涉及的功率转换装置100的概要的剖视图。图5是在图1的A-A截面位置处切断的功率转换装置100的主要部分剖视图，并且是省略了冷却器2的内部的图。实施方式2的功率转换装置100被构成为对配置在电容器壳体6的散热壁6a侧的汇流条的极性进行了规定。

在由保护构件21包围的半导体模块1c的内部，半导体元件13经由接合构件16连接到导电构件15。接合构件16例如是焊料。导电构件15例如是具有导电性的金属制的板。导电构件15经由绝缘接合构件17热连接到冷却器2的冷却面2b。当具备多个半导体元件13时，设置用于连接半导体元件13和导电构件15的内部汇流条19。外部端子18是将功率转换后的功率输出到外部的端子。

在电容器壳体6的内部配置在电容器壳体6的散热壁6a侧的正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的一个的极性是正极侧模块汇流条7b和负极侧模块汇流条8b中在半导体模块1内部的布线长度较长的那一方汇流条的极性。这里，负极侧模块汇流条8b在半导体模块1内部的布线长度比正极侧模块汇流条7b的要长。因此，配置在电容器壳体6的散热壁6a侧的汇流条的极性是负极，并且负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧。

为了便于半导体模块1内部的半导体元件13的配置，正极侧模块汇流条7b和负极侧模块汇流条8b中在半导体模块1内部的布线长度有时是有长短的。设置在半导体模块1的内部的汇流条的厚度或宽度受到限制的情况较多，从而无法容易地扩大横截面积。因此，在布线长度较长的汇流条中容易由于焦耳热而发热。尤其是在功率转换装置100具有高输出密度时，在布线长度较长的汇流条中，由于发热引起的温度升高变得显著。

根据这种结构，连接到布线长度较长的负极侧模块汇流条8b的负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧。由于负极侧汇流条8a靠近冷却器2的冷却面2b，因此作为发热构件的负极侧模块汇流条8b与负极侧汇流条8a的冷却性能都得到提高，并且能保护电容器元件5避免温度升高。即使在仅通过冷却器2的与半导体模块1接触的部分来冷却半导体模块1内的汇流条的能力可能不足的情况下，也能从电容器模块3侧有效地冷却半导体模块1内的汇流条。

在电容器壳体6的内部，配置在电容器壳体6的散热壁6a侧的正极侧汇流条7a和负极侧汇流条8a中的一个的极性是正极侧模块汇流条7b和负极侧模块汇流条8b中在半导体模块1的内部与半导体元件13直接电连接的汇流条的极性。这里，负极侧模块汇流条8b直接电连接到半导体元件13。因此，配置在电容器壳体6的散热壁6a侧的汇流条的极性是负极，并且负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧。

在半导体模块1的内部，正极侧模块汇流条7b和负极侧模块汇流条8b中的任一个直接电连接到半导体元件13。直接电连接的那一个汇流条也直接热连接到半导体元件13。由于半导体元件13经由接合构件16、导电构件15和绝缘接合构件17热连接到冷却器2的冷却面2b，因此直接连接到半导体元件13的汇流条难以受到冷却器2的冷却效果。直接连接到半导体元件13的汇流条接收半导体元件13产生的热量，并且容易将热量传递到电容器模块3。

根据该结构，与直接连接到半导体元件13的负极侧模块汇流条8b连接的负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧。由于使负极侧汇流条8a靠近冷却器2的冷却面2b，因此能提高作为发热构件的负极侧模块汇流条8b与负极侧汇流条8a的冷却性能，并且能保护电容器元件5避免温度升高。即使在仅通过冷却器2的与半导体模块1接触的部分来冷却半导体模块1内的汇流条的能力可能不足的情况下，也能从电容器模块3侧有效地冷却半导体模块1内的汇流条。

另一方面，在半导体模块1内部，正极侧模块汇流条7b连接到靠近冷却器2的导电构件15。由于正极侧模块汇流条7b被冷却器2的与半导体模块1接触的部分冷却，因此从半导体元件13接收的热量较少。然而，当功率转换装置100具有高输出密度时，正极侧模块汇流条7b由于焦耳热而产生的热量变大，并且可能会对电容器元件5造成热损坏。在本实施方式中，与实施方式1同样地也设置有散热用金属体4，因此通过散热用金属体4来冷却与正极侧模块汇流条7b连接的正极侧汇流条7a，因而能保护电容器元件5避免温度升高。

在本实施方式中，负极侧汇流条8a和负极侧模块汇流条8b中由汇流条本身的焦耳热产生的热量以及从半导体元件13接收的热量大于正极侧汇流条7a和正极侧模块汇流条7b中由汇流条本身的焦耳热产生的热量。也就是说，在负极侧汇流条8a和负极侧模块汇流条8b中，对电容器元件5的热损坏的影响程度较大。另一方面，关于冷却能力，经由电容器壳体6的散热壁6a通过冷却器2进行冷却的冷却能力优于通过散热用金属体4冷却的冷却能力。因此，在本实施例中，通过组合热损坏的影响程度和冷却能力都较大的情况、以及热损坏的影响程度和冷却能力都较小的情况来优化冷却效率。

如上所述，在实施方式2的功率转换装置100中，由于连接到具有较长布线长度的负极侧模块汇流条8b的负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧，因此能提高作为发热构件的负极侧模块汇流条8b的冷却性能，并且能保护电容器元件5避免温度升高。此外，由于与直接连接到半导体元件13的负极侧模块汇流条8b相连接的负极侧汇流条8a配置在散热壁6a侧，因此能提高作为发热构件的负极侧模块汇流条8b的冷却性能，并且能保护电容器元件5避免温度升高。

实施方式3.

说明实施方式3的功率转换装置100。图6是示出实施方式3所涉及的功率转换装置100的概要的剖视图。图6是在与图1的A-A截面位置相同的位置处切断的功率转换装置100的主要部分剖视图，并且是省略了半导体模块1c和冷却器2的内部的图。在实施方式3的功率转换装置100中，散热用金属体4配置在与实施方式1不同的位置处。

散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22配置在电容器壳体6的外部。散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22隔着绝缘材料12相对。绝缘材料12例如是结构保持用树脂或绝缘纸，但不限于此。这里，散热用金属体4与电容器壳体6之间隔开间隙，并独立于电容器模块3地进行设置，但是也可以与电容器模块3一体化地设置。

如上所述，在实施方式3的功率转换装置100中，由于散热用金属体4的板状部4b和中间连接部分22配置在电容器壳体6的外部，因此中间连接部分22在电容器壳体6的外部被冷却，因此从半导体模块1接收的热量和正极侧汇流条7a产生的热量不传递到电容器元件5，能保护电容器元件5避免温度升高。

实施方式4.

说明实施方式4的功率转换装置100。图7是示出实施方式4所涉及的功率转换装置100的概要的剖视图。图7是在图1的A-A截面位置处切断的功率转换装置100的主要部分剖视图，并且是省略了半导体模块1c的内部的图。实施方式4的功率转换装置100构成为规定了在冷却器2的内部流动的制冷剂的方向以及半导体模块1和电容器模块3的配置。

冷却器2在内侧具备制冷剂流路2a，该制冷剂流路2a使制冷剂在与配置有电容器模块3和半导体模块1的冷却器2外侧的冷却面2b平行的方向上，从制冷剂入口10朝向制冷剂出口11流动。制冷剂流动的方向是图7所示的箭头方向。将冷却器2的内侧空间设为制冷剂流路2a，但是也可以具有除此以外的制冷剂流路2a的形状。例如，可以是由管道形成的管状的流路，并且也可以在制冷剂流路2a的内部或外部设置有翅片。

电容器模块3配置在制冷剂流路2a的上游侧部分的冷却器2的冷却面2b上，并且半导体模块1配置在制冷剂流路2a的下游侧部分的冷却器2的冷却面2b上。通常，关于功率转换装置100中的发热，半导体模块1处的发热大于电容器模块3处的发热。由于在冷却器2中与制冷剂进行热交换的热量也具有相同的关系，因此半导体模块1处的热量较大。因此，当将电容器模块3配置在上游侧部分时，提供到电容器壳体6的散热壁6a侧的制冷剂的温度较低，并且由于电容器模块3的发热小于半导体模块1的发热，因此也能将温度相对较低的制冷剂提供到配置有半导体模块1的冷却面2b侧。当制冷剂的流动方向与本实施方式的流动方向相反时，将温度较低的制冷剂提供到配置有半导体模块1的冷却面2b侧，但是由于将温度较高的制冷剂提供到电容器壳体6的散热壁6a侧，因此冷却效率变差。在本实施方式中，由于适当地设定制冷剂的方向，因此提高了功率转换装置100的冷却效率，并且能保护电容器元件5避免温度升高。

如上所述，在实施方式4的功率转换装置100中，由于电容器模块3配置在制冷剂流路2a的上游侧部分的冷却器2的冷却面2b上，并且半导体模块1配置在制冷剂流路2a的下游侧部分的冷却器2的冷却面2b上，因此通过将发热量较大的半导体模块1配置在下游侧，从而能提高功率转换装置100的冷却效率，并且能保护电容器元件5避免温度升高。

以上，描述了功率转换装置100是输出三相交流的功率转换装置的例子。然而，功率转换装置100可以是DC-DC转换器等各种功率转换装置，并且电容器模块3可以设置在连接到负载的输出侧等需要平滑化的各个部分中。另外，电容器模块3所连接的不限于半导体模块1，例如也可以是具备半导体开关元件的基板。

另外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。

因此，可以认为未示例的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，假设包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1半导体模块、2冷却器、2a制冷剂流路、2b冷却面、3电容器模块、4散热用金属体、4a连接部、4b板状部、5电容器元件、5a第一端子、5b第二端子、6电容器壳体、6a散热壁、6b相对壁、7a正极侧汇流条、7b正极侧模块汇流条、8a负极侧汇流条、8b负极侧模块汇流条、9填充用树脂、10制冷剂入口、11制冷剂出口、12绝缘材料、13半导体元件、14电容器模块固定部、15导电构件、16接合构件、17绝缘接合构件、18外部端子、19内部汇流条、20散热用油脂、21保护构件、22中间连接部分、100功率转换装置。