電力変換装置及びその製造方法
【課題】部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】電力変換装置１は、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２１と、冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２と、半導体積層ユニット２を積層方向Ｘに加圧する加圧部材３と、半導体積層ユニット２及び加圧部材３を内側に配置するフレーム４とを備える。加圧部材３は、当接プレート３１とばね部材３２とを有する。当接プレート３１は、半導体積層ユニット２側と反対側へ延びるリブ３３を有し、リブ３３には、ばね部材３２を当接プレート３１側へ圧縮変形させるための圧縮治具５を係合させる治具係合部３４が形成されている。
【解決手段】電力変換装置１は、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２１と、冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２と、半導体積層ユニット２を積層方向Ｘに加圧する加圧部材３と、半導体積層ユニット２及び加圧部材３を内側に配置するフレーム４とを備える。加圧部材３は、当接プレート３１とばね部材３２とを有する。当接プレート３１は、半導体積層ユニット２側と反対側へ延びるリブ３３を有し、リブ３３には、ばね部材３２を当接プレート３１側へ圧縮変形させるための圧縮治具５を係合させる治具係合部３４が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路を構成する半導体モジュールの冷却手段を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられる。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを確保するため大きな駆動電流が必要となってきている。それゆえ、その交流モータ向けの駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
【０００３】
そこで、電力変換回路を構成する複数の半導体モジュールを冷却することができるように、冷媒を内部に流す複数の冷却管を半導体モジュールと交互に積層した電力変換装置が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
そして、上記電力変換装置９は、図８に示すごとく、半導体モジュール９２１と冷却管９２２との積層体である半導体積層ユニット９２と、半導体積層ユニット９２を積層方向に加圧するばね部材９３とを有する。
【０００４】
かかる電力変換装置９を組み立てるにあたっては、まず、図８に示すごとく、フレーム９４の内側に複数の半導体モジュール９２１と複数の冷却管９２２とを積層してなる半導体積層ユニット９２を配置する。また、同図に示すごとく、半導体積層ユニット９２の一方側の端部９２０とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、ばね部材９３を配置する。
【０００５】
次いで、加圧部材９３の両端部付近を、積層方向のフレーム９４の他方側の壁部９４２へ向かい、押圧治具を押し込むことによって、加圧部材９３を弾性変形させつつ、半導体積層ユニット９２を積層方向に圧縮する。そして、ばね部材９３を所定量変形させた時点で、ばね部材９３の両端部とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、円柱状の支承ピン９４１を挿入する。
【０００６】
その後、押圧治具を一方側の壁部９４０の方向へ移動させながら、ばね部材９３から離すことにより、一対の支承ピン９４１がばね部材９３と一方側の壁部９４０との間に挟持された状態となる。これにより、ばね部材９３の付勢力によって、半導体積層ユニット９２が積層方向加圧され、半導体モジュール９２１と冷却管９２２とが圧接した状態が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記電力変換装置９を組み立てるにあたっては、ばね部材９３の両端部とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、フレーム９４とは別体の支承ピン９４１を挿入することを要する。そのため、部品点数が多くなり電力変換装置の製造コストが高くなりやすい。また、支承ピン９４１の配置工程が必要となるため、生産性改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方の端部に配置され、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材と、
上記積層方向と直交する方向に開口すると共に、上記半導体積層ユニット及び上記加圧部材を内側に配置するフレームとを備え、
上記加圧部材は、上記積層方向の一端に配された上記冷却管に当接する当接面を有する当接プレートと、該当接プレートにおける上記当接面と反対側の面に配されたばね部材とを有し、
上記当接プレートは、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブを有し、該リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させる治具係合部が形成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【００１１】
第２の発明は、上記フレームの内側に上記半導体積層ユニットを配置するユニット配置工程と、
上記フレームの外において、上記圧縮治具を上記治具係合部に係合させて上記ばね部材を圧縮変形させるばね変形工程と、
上記ばね部材を圧縮変形させた状態にある上記加圧部材を、上記フレームの内側において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置する加圧部材配置工程と、
上記圧縮治具による上記ばね部材の圧縮を解除して、上記ばね部材の復元力を上記半導体積層ユニットへの上記積層方向の加圧力として作用させると共に、上記圧縮治具を上記加圧部材から取り外す治具取外工程とを備える電力変換装置の製造方法にある（請求項７）。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明の電力変換装置において、上記加圧部材の上記当接プレートには、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブが形成されていると共に、上記リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させるための治具係合部が形成されている。それゆえ、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットやフレーム等と当接させなくても、それ単独で圧縮治具によって圧縮変形させることができる。
【００１３】
これによって、電力変換装置を組み立てるにあたって、上記加圧部材を上記フレーム内に配置する前に、上記フレームの外で、上記加圧部材の上記ばね部材を、上記治具係合部に圧縮治具を係合させて圧縮変形させることができる。そして、その圧縮変形後に、上記半導体積層ユニットと共に、上記フレームに上記加圧部材を配置することができる。
【００１４】
すなわち、電力変換装置の組立工程において、上記フレーム内へ上記加圧部材を配置した後に、上記加圧部材を圧縮する必要がない。このことは、上記フレームの壁部と上記半導体積層ユニットとの間に、上記フレームや上記半導体積層ユニットとは別体の支承ピンを配置する必要がないことを意味する。つまり、上記フレーム内への組み付け後における
上記加圧部材の付勢力を保持するための別部材からなる支承ピンが不要となり、その配置工程も不要となる。そのため、電力変換装置の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明の電力変換装置の製造方法においては、上記ばね変形工程において、上記フレームの外で、上記加圧部材の上記ばね部材を、圧縮変形させる。そして、上記加圧部材配置工程において、上記ばね部材が圧縮変形された状態の上記加圧部材を上記フレーム内に配置する。それゆえ、上記フレーム内への配置後における、上記加圧部材の圧縮が不要であるため、上述した支承ピンが不要となる。そのため、支承ピンの配置工程も不要となる。すなわち、電力変換装置の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１６】
以上のごとく、本発明によれば、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】実施例１における、加圧部材の当接プレート側から見た斜視図。
【図３】実施例１における、加圧部材のばね部材側からみた斜視図。
【図４】実施例１における、加圧部材に対する圧縮治具の係合状態を示す斜視図。
【図５】実施例１における、加圧部材のばね部材の圧縮変形前の状態を示す平面図。
【図６】実施例１における、加圧部材のばね部材の圧縮変形後の状態を示す平面図。
【図７】実施例２における、加圧部材の平面図。
【図８】背景技術における、電力変換装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
また、上記ばね部材としては、例えば、板ばね、コイルばね等を用いることができる。
上記電力変換装置としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。
また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
なお、上記半導体モジュールと上記冷却管とは、直接密着してもよいし、絶縁材等を介して密着してもよい。
【００１９】
また、上記当接プレートは、上記フレームの開口方向の両端にそれぞれ第１リブと第２リブとを上記リブとして有してなり、上記第１リブ及び上記第２リブにそれぞれ設けられた上記治具係合部である第１治具係合部及び第２治具係合部は、上記開口方向に貫通した貫通孔によって構成されており、上記圧縮治具を上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とに、この順で挿入して係合できるよう構成されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、圧縮治具により上記ばね部材を圧縮した際の加圧部材の傾きを防ぐことができ、上記ばね部材を安定して圧縮変形させることができる。
【００２０】
また、上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とは互いに形状が異なり、上記圧縮治具の挿入方向から見たとき、上記第２治具係合部の輪郭の少なくとも一部が、上記第１治具係合部の内側に配置されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記圧縮治具を、上記第１治具係合部及び上記第２治具係合部に貫通させつつ、上記第２治具係合部に挿入側から当接させることが可能となる。これによって、上記圧縮治具の挿入時に、上記圧縮治具の上記第１治具係合部と上記第２治具係合部に対する上記圧縮治具の挿入方向についての位置決めを行うことができる。それゆえ、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００２１】
上記第１治具係合部は、上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の長さが、上記第２治具係合部よりも長いことが好ましい（請求項４）。この場合には、上記リブの積層方向の突出長を小さく抑えつつ、上述の上記加圧部材の圧縮治具の位置決め手段を実現することができる。それゆえ、電力変換装置の小型化を実現しつつ、生産性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、上記治具係合部は、上記当接プレートにおける上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の中央部に形成されていることが好ましい（請求項５）。この場合には、上記ばね部材をバランスよく圧縮することができる。
【００２３】
上記フレームは、上記ばね部材を上記半導体積層ユニットと反対側から支承するばね支承部を、上記半導体積層ユニットに向かって突出するように一体的に形成してなることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記ばね部材が圧縮された状態の加圧部材をフレーム内に配置する作業をより容易に行うことができる。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる、電力変換装置について、図１〜図３を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２を有する。また、半導体積層ユニット２の積層方向Ｘの一方の端部２０には、半導体積層ユニット２を積層方向Ｘに加圧する加圧部材３が配置されている。
そして、電力変換装置１は、図１に示すごとく、積層方向Ｘと直交する方向に開口するフレーム４を有している。この方向を以下「開口方向Ｚ」という。そして、フレーム４の内側に、半導体積層ユニット２及び加圧部材３が配置されている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すごとく、加圧部材３は、積層方向Ｘの一端に配された冷却管２２に当接する当接面３１０を有する当接プレート３１と、当接プレート３１における当接面３１０と反対側の面に配されたばね部材３２とを有している。
当接プレート３１は、半導体積層ユニット２側と反対側へ延びるリブ３３を有している。そして、リブ３３には、ばね部材３２を当接プレート３１側へ圧縮変形させるための圧縮治具５（図４参照）を係合させる治具係合部３４が形成されている。
【００２６】
また、当接プレート３１は、リブ３３として開口方向Ｚの両端にそれぞれ第１リブ３３１と第２リブ３３２とを形成している。また、第１リブ３３１及び第２リブ３３２には、上記治具係合部３４として、第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２がそれぞれ設けられている。これらは、リブ３３を開口方向Ｚに貫通した貫通孔によって構成されている。そして、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２との順で圧縮治具５を挿入して係合できるよう構成されている。
治具係合部３４は、当接プレート３１における積層方向Ｘ及び開口方向Ｚに直交する幅方向Ｙの中央部に形成されている。
【００２７】
また、本例の加圧部材３のばね部材３２としては、略円弧状に湾曲した中央湾曲部３２３と、中央湾曲部３２３の幅方向Ｙの両端部において、中央湾曲部３２３と同方向に湾曲した被支承部３２２とからなる板ばね３２０が使用されている。
また、図２に示すごとく、板ばね３２０の中央湾曲部３２３には、遊嵌用突起部３２１が形成されている。
【００２８】
そして、当接プレート３１には、当接面３１０を備えた当接板部３１２が形成されている。また、当接板部３１２の中央部分には、遊嵌用突起部３２１が遊嵌可能なように遊嵌孔３１１が形成されている。
加圧部材３において、ばね部材３２は、遊嵌用突起部３２１を当接プレート３１の遊嵌孔３１１に遊嵌した状態で、当接板部３１２における当接面３１０と反対側の面に重ね合わされている。
【００２９】
また、図３に示すごとく、当接プレート３１の一対のリブ３３には、ばね部材３２の中央湾曲部３２３を、当接板部３１２と反対側から支持する保持片３３３がそれぞれ形成されている。一対の保持片３３３は、当接プレート３１の長手方向の中央位置において、一対のリブ３３から互いに向かい合う方向へ、略直角に屈曲して形成されている。これにより、一対の保持片３３３と当接板部３１２との間に、ばね部材３２を挟持するように、保持している。
【００３０】
また、保持片３３３は、治具係合部３４における当接板部３１２側の辺から屈曲形成されている。当接プレート３１は、めっき鋼板等からなる金属板を曲げ加工することにより形成してなる。治具係合部３４は、金属板の一部を打ち抜いて形成されているが、治具係合部３４の一部は、保持片３３３を切り曲げることによって形成されている。それゆえ、保持片３３３の長さを充分に確保するために、治具係合部３４の一部に、他よりも、リブ３３の突出方向に突出した逃し部３４３が形成されている。
【００３１】
また、図１、図３に示すごとく、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは互いに形状が異なるように形成されている。具体的には、後述する圧縮治具５の挿入方向（図１の紙面表方向）から見たとき、第２治具係合部３４２の輪郭の少なくとも一部が、第１治具係合部３４１の内側に配置されている。かかる構成は、第１治具係合部３４１の幅方向Ｙの長さを第２治具係合部３４２よりも長くなるように形成することによって実現している。一方、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは、開口方向Ｚから見たときの積層方向Ｘの両端の輪郭を一致させている。
【００３２】
なお、図３に示すごとく、当接プレート３１における第２リブ３３２には、第２治具係合部３４２を挟んで、一対の突出片３３４が形成されている。突出片３３４は、フレーム４に対する幅方向Ｙの位置決め手段として機能する。
【００３３】
また、図１に示すごとく、フレーム４には、ばね部材３２を半導体積層ユニット２と反対側から支承するばね支承部４１が、半導体積層ユニット２に向かって突出するように一体的に形成されている。
【００３４】
フレーム４は、積層方向Ｘの両側に互いに平行に配された前方壁部４３及び後方壁部４４と、これらを幅方向Ｙの両端において連結する一対の側方壁部４５とからなる略長方形の枠体からなる。後方壁部４４と半導体積層ユニット２における一端（後端）の冷却管２２との間に加圧部材３が配されている。後方壁部４４から積層方向Ｘに、半導体積層ユニット２側へ向かって一対のばね支承部４１が突出している。ばね支承部４１の突出側先端部は、開口方向Ｚに直交する断面において略半円形状となる形状を有する。この一対のばね支承部４１に加圧部材３のばね部材３２の被支承部３２２が支承されている。
また、一対のばね支承部４１の外側であって、側方壁部４５内側に、凹状空間部４６が形成されている。
【００３５】
図１に示すごとく、半導体積層ユニット２は、冷却管２２と半導体モジュール２１とを交互に積層してなる。そして、半導体モジュール２１は積層方向Ｘの両側から冷却管２２によって挟持されている。また、隣り合う冷却管２２の間には、２個の半導体モジュール２１が挟持されている。
【００３６】
図１に示すごとく、複数の冷却管２２は、積層方向Ｘに直交する方向に長く、幅方向Ｙの両端部において、隣り合う冷却管２２同士が連結可能な連結管２２０によって連結されている。また、積層方向Ｘの一端に配された冷却管２２における幅方向Ｙの両端部は、冷媒導入管２２１及び冷媒排出管２２２が接続してある。
【００３７】
これにより、冷媒導入管２２１から導入された冷却媒体は、連結管２２０を適宜通り、各冷却管２２に分配されると共にその長手方向（幅方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管２２を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管２２０を適宜通り、冷媒排出管２２２に導かれて排出される。
【００３８】
冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。
【００３９】
冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２は、前方壁部４３からフレーム４の外側へ突出している。すなわち、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２を設けた側と反対側に加圧部材３を配置している。
なお、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２は、後方壁部４４から突出させてもよい。この場合、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２の間に加圧部材３を配置することとなる。また、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２の一方を前方壁部４３側に配置して、他方を後方壁部４４側に配置することもできる。
【００４０】
次に、本例の電力変換装置１の製造方法につき、図１、図３〜図６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１の製造方法は、ユニット配置工程と、ばね変形工程と、加圧部材配置工程と、治具取外工程を有してなる。以下、具体的に説明する。
【００４１】
まず、ユニット配置工程において、図１に示すごとく、フレーム４の内側に半導体積層ユニット２を配置する。
次いで、ばね変形工程においては、フレーム４の外において、図４に示すごとく、加圧部材３における治具係合部３４（第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２）に対して、開口方向Ｚより圧縮治具５を挿入して係合させて、ばね部材３２を圧縮変形させる。
【００４２】
圧縮治具５は、相対的に移動できるように構成された、中央係合部５２と一対のばね端部係合部５３とを有する。そして、中央係合部５２を第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に係合させると共に、一対のばね端部係合部５３をばね部材３２の幅方向Ｙの両端の被支承部３２２付近にそれぞれ当接させる。
【００４３】
ここで、中央係合部５２は、幅方向Ｙの幅が第１治具係合部３４１より若干小さく、第２治具係合部３４２より大きい基体部５２０と、第２治具係合部３４２よりも若干小さい先端部５２１とからなる。また、先端部５２１の両側には、基体部５２０の先端面となる一対の段差面５２２が形成されている。
【００４４】
これにより、中央係合部５２を第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に係合させる際に、中央係合部５２の先端部５２１及び基体部５２０が第１治具係合部３４１を貫通し、先端部５２１が第２治具係合部３４２の内側を貫通できる。そして、段差面５２２を第２治具係合部３４２の周囲の第２リブ３３２に当接させることで、加圧部材３に対する圧縮治具５の位置決めが可能となる。
【００４５】
そして、図５に示すごとく、圧縮治具５は、ばね端部係合部５３に対して、中央係合部５２を相対的に後方（当接面３１０の面する方向と反対方向）に向かい移動させる（矢印Ａ）。換言すれば、一対のばね端部係合部５３を中央係合部５２に対して、前方（当接面３１０の面する方向）に向かい移動させる（矢印Ｂ）。これにより、図６に示すごとく、ばね部材３２を圧縮変形させる。
【００４６】
次いで、加圧部材配置工程において、圧縮変形させた状態にある加圧部材３を、フレーム４の内側において半導体積層ユニット２の積層方向Ｘの一端に配置する。このとき、ばね端部係合部５３はそれぞれ、凹状空間部４６に配置される。
また、フレーム４内には加圧部材３の位置決め用に位置決め溝（図示略）が形成されている。そして、加圧部材３をフレーム４内に配置する際に、突出片３３４が上記位置決め溝に係合され、フレーム４における加圧部材３の幅方向Ｙの位置決めがなされる。
【００４７】
次いで、治具取外工程において、圧縮治具５によるばね部材３２の圧縮を解除して、ばね部材３２の復元力を半導体積層ユニット２への積層方向Ｘの加圧力として作用させると共に、圧縮治具５を加圧部材３から取り外す。
【００４８】
これにより、図１に示すごとく、フレーム４のばね支承部４１が、加圧部材３における圧縮状態のばね部材３２の被支承部３２２に係合し、ばね部材３２の圧縮状態を保持することができる。この状態は、加圧部材３の付勢力によって、半導体積層ユニット２が積層方向Ｘに所定の圧力によって圧縮された状態でもある。
【００４９】
次に、本例の作用効果について、説明する。
本例の電力変換装置１において、当接プレート３１のリブ３３には、圧縮治具５を係合させるための治具係合部３４が形成されている。それゆえ、加圧部材３は、半導体積層ユニット２やフレーム４等と当接させなくても、それ単独で圧縮治具５によって圧縮変形させることができる。
【００５０】
これによって、電力変換装置１を組み立てるにあたって、加圧部材３をフレーム４内に配置する前に、フレーム４の外で、加圧部材３のばね部材３２を、治具係合部３４に圧縮治具５を係合させて圧縮変形させることができる。そして、その圧縮変形後に、半導体積層ユニット２と共に、フレーム４に加圧部材３を配置することができる。
【００５１】
すなわち、電力変換装置１の組立工程において、フレーム４内へ加圧部材３を配置した後に、加圧部材３を圧縮する必要がない。このことは、フレーム４の壁部と半導体積層ユニット２との間に、フレーム４や半導体積層ユニット２とは別体の支承ピンを配置する必要がないことを意味する。つまり、フレーム４内への組み付け後における加圧部材３の付勢力を保持するための別部材からなる支承ピンが不要となり、その配置工程も不要となる。そのため、電力変換装置１の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、当接プレート３１は、フレーム４の開口方向Ｚの両端にそれぞれ第１リブ３３１と第２リブ３３２とを有してなる。そして、第１リブ３３１及び第２リブ３３２にそれぞれ設けられた第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２は、開口方向Ｚに貫通した貫通孔によって構成されている。そして、圧縮治具５を第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とに、この順で挿入して係合できるよう構成されている。これによって、この場合には、圧縮治具５によりばね部材３２を圧縮した際の加圧部材３の傾きを防ぐことができ、ばね部材３２を安定して圧縮変形させることができる。
【００５３】
また、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは互いに形状が異なり、圧縮治具５の挿入方向から見たとき、図１に示すごとく、第２治具係合部３４２の輪郭の少なくとも一部が、第１治具係合部３４１の内側に配置されている。これによって、図４に示すごとく、圧縮治具５を、第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に貫通させつつ、第２治具係合部３４２に挿入側から当接させることが可能となる。これによって、圧縮治具５の挿入時に、圧縮治具５の第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２に対する圧縮治具５の開口方向Ｚについての位置決めを行うことができる。それゆえ、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００５４】
また、第１治具係合部３４１は、幅方向Ｙの長さが第２治具係合部３４２よりも長い。これによって、リブ３３の積層方向Ｘの突出長を小さく抑えつつ、上述の加圧部材３の圧縮治具５の位置決め手段を実現することができる。それゆえ、電力変換装置１の小型化を実現しつつ、生産性の向上を図ることができる。
治具係合部３４は、当接プレート３１における幅方向Ｙの中央部に形成されている。これによって、ばね部材３２をバランスよく圧縮することができる。
【００５５】
フレーム４は、ばね支承部４１を、半導体積層ユニット２に向かって突出するように一体的に形成してなる。これによって、ばね部材３２が圧縮された状態の加圧部材３をフレーム４内に配置する作業をより容易に行うことができる。
【００５６】
本例の電力変換装置１の製造方法においては、ばね変形工程において、フレーム４の外で、加圧部材３のばね部材３２を圧縮変形させる。そして、加圧部材配置工程において、ばね部材３２が圧縮変形された状態の加圧部材３をフレーム４内に配置する。それゆえ、フレーム４内への配置後における加圧部材３の圧縮が不要である。上述した支承ピンが不要となる。そのため、支承ピンの配置工程も不要となる、すなわち、そのため、電力変換装置１の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００５７】
以上のごとく、本例によれば、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【００５８】
（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、加圧部材３のばね部材３２を、複数のコイルばね３２４と押圧プレート３２５とにより構成した例である。
コイルばね３２４は、当接プレート３１の当接板部３１２における当接面３１０と反対側の面に３個、幅方向Ｙに並んで配置されている。そして、３個のコイルばね３２４を当接板部３１２との間に挟むように、当接板部３１２と平行に押圧プレート３２５が配置されている。なお、コイルばね３２４の配置個数や配置の仕方については、特に限定されるものではない。
【００５９】
押圧プレート３２５は、当接板部３１２側に凸となる状態で略円弧状に湾曲して形成されたプレート端部３２６を有する。このプレート端部３２６に、フレーム４のばね支承部４１が係合してばね部材３２の圧縮状態が保持されるように構成されている。
その他は、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
２１ 半導体モジュール
２２ 冷却管
３ 加圧部材
３１ 当接プレート
３２ ばね部材
３３ リブ
３４ 治具係止部
４ フレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路を構成する半導体モジュールの冷却手段を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられる。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを確保するため大きな駆動電流が必要となってきている。それゆえ、その交流モータ向けの駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
【０００３】
そこで、電力変換回路を構成する複数の半導体モジュールを冷却することができるように、冷媒を内部に流す複数の冷却管を半導体モジュールと交互に積層した電力変換装置が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
そして、上記電力変換装置９は、図８に示すごとく、半導体モジュール９２１と冷却管９２２との積層体である半導体積層ユニット９２と、半導体積層ユニット９２を積層方向に加圧するばね部材９３とを有する。
【０００４】
かかる電力変換装置９を組み立てるにあたっては、まず、図８に示すごとく、フレーム９４の内側に複数の半導体モジュール９２１と複数の冷却管９２２とを積層してなる半導体積層ユニット９２を配置する。また、同図に示すごとく、半導体積層ユニット９２の一方側の端部９２０とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、ばね部材９３を配置する。
【０００５】
次いで、加圧部材９３の両端部付近を、積層方向のフレーム９４の他方側の壁部９４２へ向かい、押圧治具を押し込むことによって、加圧部材９３を弾性変形させつつ、半導体積層ユニット９２を積層方向に圧縮する。そして、ばね部材９３を所定量変形させた時点で、ばね部材９３の両端部とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、円柱状の支承ピン９４１を挿入する。
【０００６】
その後、押圧治具を一方側の壁部９４０の方向へ移動させながら、ばね部材９３から離すことにより、一対の支承ピン９４１がばね部材９３と一方側の壁部９４０との間に挟持された状態となる。これにより、ばね部材９３の付勢力によって、半導体積層ユニット９２が積層方向加圧され、半導体モジュール９２１と冷却管９２２とが圧接した状態が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記電力変換装置９を組み立てるにあたっては、ばね部材９３の両端部とフレーム９４の一方側の壁部９４０との間に、フレーム９４とは別体の支承ピン９４１を挿入することを要する。そのため、部品点数が多くなり電力変換装置の製造コストが高くなりやすい。また、支承ピン９４１の配置工程が必要となるため、生産性改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方の端部に配置され、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材と、
上記積層方向と直交する方向に開口すると共に、上記半導体積層ユニット及び上記加圧部材を内側に配置するフレームとを備え、
上記加圧部材は、上記積層方向の一端に配された上記冷却管に当接する当接面を有する当接プレートと、該当接プレートにおける上記当接面と反対側の面に配されたばね部材とを有し、
上記当接プレートは、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブを有し、該リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させる治具係合部が形成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【００１１】
第２の発明は、上記フレームの内側に上記半導体積層ユニットを配置するユニット配置工程と、
上記フレームの外において、上記圧縮治具を上記治具係合部に係合させて上記ばね部材を圧縮変形させるばね変形工程と、
上記ばね部材を圧縮変形させた状態にある上記加圧部材を、上記フレームの内側において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置する加圧部材配置工程と、
上記圧縮治具による上記ばね部材の圧縮を解除して、上記ばね部材の復元力を上記半導体積層ユニットへの上記積層方向の加圧力として作用させると共に、上記圧縮治具を上記加圧部材から取り外す治具取外工程とを備える電力変換装置の製造方法にある（請求項７）。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明の電力変換装置において、上記加圧部材の上記当接プレートには、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブが形成されていると共に、上記リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させるための治具係合部が形成されている。それゆえ、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットやフレーム等と当接させなくても、それ単独で圧縮治具によって圧縮変形させることができる。
【００１３】
これによって、電力変換装置を組み立てるにあたって、上記加圧部材を上記フレーム内に配置する前に、上記フレームの外で、上記加圧部材の上記ばね部材を、上記治具係合部に圧縮治具を係合させて圧縮変形させることができる。そして、その圧縮変形後に、上記半導体積層ユニットと共に、上記フレームに上記加圧部材を配置することができる。
【００１４】
すなわち、電力変換装置の組立工程において、上記フレーム内へ上記加圧部材を配置した後に、上記加圧部材を圧縮する必要がない。このことは、上記フレームの壁部と上記半導体積層ユニットとの間に、上記フレームや上記半導体積層ユニットとは別体の支承ピンを配置する必要がないことを意味する。つまり、上記フレーム内への組み付け後における
上記加圧部材の付勢力を保持するための別部材からなる支承ピンが不要となり、その配置工程も不要となる。そのため、電力変換装置の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明の電力変換装置の製造方法においては、上記ばね変形工程において、上記フレームの外で、上記加圧部材の上記ばね部材を、圧縮変形させる。そして、上記加圧部材配置工程において、上記ばね部材が圧縮変形された状態の上記加圧部材を上記フレーム内に配置する。それゆえ、上記フレーム内への配置後における、上記加圧部材の圧縮が不要であるため、上述した支承ピンが不要となる。そのため、支承ピンの配置工程も不要となる。すなわち、電力変換装置の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１６】
以上のごとく、本発明によれば、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図。
【図２】実施例１における、加圧部材の当接プレート側から見た斜視図。
【図３】実施例１における、加圧部材のばね部材側からみた斜視図。
【図４】実施例１における、加圧部材に対する圧縮治具の係合状態を示す斜視図。
【図５】実施例１における、加圧部材のばね部材の圧縮変形前の状態を示す平面図。
【図６】実施例１における、加圧部材のばね部材の圧縮変形後の状態を示す平面図。
【図７】実施例２における、加圧部材の平面図。
【図８】背景技術における、電力変換装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
また、上記ばね部材としては、例えば、板ばね、コイルばね等を用いることができる。
上記電力変換装置としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。
また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
なお、上記半導体モジュールと上記冷却管とは、直接密着してもよいし、絶縁材等を介して密着してもよい。
【００１９】
また、上記当接プレートは、上記フレームの開口方向の両端にそれぞれ第１リブと第２リブとを上記リブとして有してなり、上記第１リブ及び上記第２リブにそれぞれ設けられた上記治具係合部である第１治具係合部及び第２治具係合部は、上記開口方向に貫通した貫通孔によって構成されており、上記圧縮治具を上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とに、この順で挿入して係合できるよう構成されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、圧縮治具により上記ばね部材を圧縮した際の加圧部材の傾きを防ぐことができ、上記ばね部材を安定して圧縮変形させることができる。
【００２０】
また、上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とは互いに形状が異なり、上記圧縮治具の挿入方向から見たとき、上記第２治具係合部の輪郭の少なくとも一部が、上記第１治具係合部の内側に配置されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記圧縮治具を、上記第１治具係合部及び上記第２治具係合部に貫通させつつ、上記第２治具係合部に挿入側から当接させることが可能となる。これによって、上記圧縮治具の挿入時に、上記圧縮治具の上記第１治具係合部と上記第２治具係合部に対する上記圧縮治具の挿入方向についての位置決めを行うことができる。それゆえ、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００２１】
上記第１治具係合部は、上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の長さが、上記第２治具係合部よりも長いことが好ましい（請求項４）。この場合には、上記リブの積層方向の突出長を小さく抑えつつ、上述の上記加圧部材の圧縮治具の位置決め手段を実現することができる。それゆえ、電力変換装置の小型化を実現しつつ、生産性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、上記治具係合部は、上記当接プレートにおける上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の中央部に形成されていることが好ましい（請求項５）。この場合には、上記ばね部材をバランスよく圧縮することができる。
【００２３】
上記フレームは、上記ばね部材を上記半導体積層ユニットと反対側から支承するばね支承部を、上記半導体積層ユニットに向かって突出するように一体的に形成してなることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記ばね部材が圧縮された状態の加圧部材をフレーム内に配置する作業をより容易に行うことができる。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる、電力変換装置について、図１〜図３を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２１と、半導体モジュール２１を冷却する冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２を有する。また、半導体積層ユニット２の積層方向Ｘの一方の端部２０には、半導体積層ユニット２を積層方向Ｘに加圧する加圧部材３が配置されている。
そして、電力変換装置１は、図１に示すごとく、積層方向Ｘと直交する方向に開口するフレーム４を有している。この方向を以下「開口方向Ｚ」という。そして、フレーム４の内側に、半導体積層ユニット２及び加圧部材３が配置されている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すごとく、加圧部材３は、積層方向Ｘの一端に配された冷却管２２に当接する当接面３１０を有する当接プレート３１と、当接プレート３１における当接面３１０と反対側の面に配されたばね部材３２とを有している。
当接プレート３１は、半導体積層ユニット２側と反対側へ延びるリブ３３を有している。そして、リブ３３には、ばね部材３２を当接プレート３１側へ圧縮変形させるための圧縮治具５（図４参照）を係合させる治具係合部３４が形成されている。
【００２６】
また、当接プレート３１は、リブ３３として開口方向Ｚの両端にそれぞれ第１リブ３３１と第２リブ３３２とを形成している。また、第１リブ３３１及び第２リブ３３２には、上記治具係合部３４として、第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２がそれぞれ設けられている。これらは、リブ３３を開口方向Ｚに貫通した貫通孔によって構成されている。そして、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２との順で圧縮治具５を挿入して係合できるよう構成されている。
治具係合部３４は、当接プレート３１における積層方向Ｘ及び開口方向Ｚに直交する幅方向Ｙの中央部に形成されている。
【００２７】
また、本例の加圧部材３のばね部材３２としては、略円弧状に湾曲した中央湾曲部３２３と、中央湾曲部３２３の幅方向Ｙの両端部において、中央湾曲部３２３と同方向に湾曲した被支承部３２２とからなる板ばね３２０が使用されている。
また、図２に示すごとく、板ばね３２０の中央湾曲部３２３には、遊嵌用突起部３２１が形成されている。
【００２８】
そして、当接プレート３１には、当接面３１０を備えた当接板部３１２が形成されている。また、当接板部３１２の中央部分には、遊嵌用突起部３２１が遊嵌可能なように遊嵌孔３１１が形成されている。
加圧部材３において、ばね部材３２は、遊嵌用突起部３２１を当接プレート３１の遊嵌孔３１１に遊嵌した状態で、当接板部３１２における当接面３１０と反対側の面に重ね合わされている。
【００２９】
また、図３に示すごとく、当接プレート３１の一対のリブ３３には、ばね部材３２の中央湾曲部３２３を、当接板部３１２と反対側から支持する保持片３３３がそれぞれ形成されている。一対の保持片３３３は、当接プレート３１の長手方向の中央位置において、一対のリブ３３から互いに向かい合う方向へ、略直角に屈曲して形成されている。これにより、一対の保持片３３３と当接板部３１２との間に、ばね部材３２を挟持するように、保持している。
【００３０】
また、保持片３３３は、治具係合部３４における当接板部３１２側の辺から屈曲形成されている。当接プレート３１は、めっき鋼板等からなる金属板を曲げ加工することにより形成してなる。治具係合部３４は、金属板の一部を打ち抜いて形成されているが、治具係合部３４の一部は、保持片３３３を切り曲げることによって形成されている。それゆえ、保持片３３３の長さを充分に確保するために、治具係合部３４の一部に、他よりも、リブ３３の突出方向に突出した逃し部３４３が形成されている。
【００３１】
また、図１、図３に示すごとく、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは互いに形状が異なるように形成されている。具体的には、後述する圧縮治具５の挿入方向（図１の紙面表方向）から見たとき、第２治具係合部３４２の輪郭の少なくとも一部が、第１治具係合部３４１の内側に配置されている。かかる構成は、第１治具係合部３４１の幅方向Ｙの長さを第２治具係合部３４２よりも長くなるように形成することによって実現している。一方、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは、開口方向Ｚから見たときの積層方向Ｘの両端の輪郭を一致させている。
【００３２】
なお、図３に示すごとく、当接プレート３１における第２リブ３３２には、第２治具係合部３４２を挟んで、一対の突出片３３４が形成されている。突出片３３４は、フレーム４に対する幅方向Ｙの位置決め手段として機能する。
【００３３】
また、図１に示すごとく、フレーム４には、ばね部材３２を半導体積層ユニット２と反対側から支承するばね支承部４１が、半導体積層ユニット２に向かって突出するように一体的に形成されている。
【００３４】
フレーム４は、積層方向Ｘの両側に互いに平行に配された前方壁部４３及び後方壁部４４と、これらを幅方向Ｙの両端において連結する一対の側方壁部４５とからなる略長方形の枠体からなる。後方壁部４４と半導体積層ユニット２における一端（後端）の冷却管２２との間に加圧部材３が配されている。後方壁部４４から積層方向Ｘに、半導体積層ユニット２側へ向かって一対のばね支承部４１が突出している。ばね支承部４１の突出側先端部は、開口方向Ｚに直交する断面において略半円形状となる形状を有する。この一対のばね支承部４１に加圧部材３のばね部材３２の被支承部３２２が支承されている。
また、一対のばね支承部４１の外側であって、側方壁部４５内側に、凹状空間部４６が形成されている。
【００３５】
図１に示すごとく、半導体積層ユニット２は、冷却管２２と半導体モジュール２１とを交互に積層してなる。そして、半導体モジュール２１は積層方向Ｘの両側から冷却管２２によって挟持されている。また、隣り合う冷却管２２の間には、２個の半導体モジュール２１が挟持されている。
【００３６】
図１に示すごとく、複数の冷却管２２は、積層方向Ｘに直交する方向に長く、幅方向Ｙの両端部において、隣り合う冷却管２２同士が連結可能な連結管２２０によって連結されている。また、積層方向Ｘの一端に配された冷却管２２における幅方向Ｙの両端部は、冷媒導入管２２１及び冷媒排出管２２２が接続してある。
【００３７】
これにより、冷媒導入管２２１から導入された冷却媒体は、連結管２２０を適宜通り、各冷却管２２に分配されると共にその長手方向（幅方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管２２を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管２２０を適宜通り、冷媒排出管２２２に導かれて排出される。
【００３８】
冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。
【００３９】
冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２は、前方壁部４３からフレーム４の外側へ突出している。すなわち、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２を設けた側と反対側に加圧部材３を配置している。
なお、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２は、後方壁部４４から突出させてもよい。この場合、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２の間に加圧部材３を配置することとなる。また、冷媒導入管２２１、冷媒排出管２２２の一方を前方壁部４３側に配置して、他方を後方壁部４４側に配置することもできる。
【００４０】
次に、本例の電力変換装置１の製造方法につき、図１、図３〜図６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１の製造方法は、ユニット配置工程と、ばね変形工程と、加圧部材配置工程と、治具取外工程を有してなる。以下、具体的に説明する。
【００４１】
まず、ユニット配置工程において、図１に示すごとく、フレーム４の内側に半導体積層ユニット２を配置する。
次いで、ばね変形工程においては、フレーム４の外において、図４に示すごとく、加圧部材３における治具係合部３４（第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２）に対して、開口方向Ｚより圧縮治具５を挿入して係合させて、ばね部材３２を圧縮変形させる。
【００４２】
圧縮治具５は、相対的に移動できるように構成された、中央係合部５２と一対のばね端部係合部５３とを有する。そして、中央係合部５２を第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に係合させると共に、一対のばね端部係合部５３をばね部材３２の幅方向Ｙの両端の被支承部３２２付近にそれぞれ当接させる。
【００４３】
ここで、中央係合部５２は、幅方向Ｙの幅が第１治具係合部３４１より若干小さく、第２治具係合部３４２より大きい基体部５２０と、第２治具係合部３４２よりも若干小さい先端部５２１とからなる。また、先端部５２１の両側には、基体部５２０の先端面となる一対の段差面５２２が形成されている。
【００４４】
これにより、中央係合部５２を第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に係合させる際に、中央係合部５２の先端部５２１及び基体部５２０が第１治具係合部３４１を貫通し、先端部５２１が第２治具係合部３４２の内側を貫通できる。そして、段差面５２２を第２治具係合部３４２の周囲の第２リブ３３２に当接させることで、加圧部材３に対する圧縮治具５の位置決めが可能となる。
【００４５】
そして、図５に示すごとく、圧縮治具５は、ばね端部係合部５３に対して、中央係合部５２を相対的に後方（当接面３１０の面する方向と反対方向）に向かい移動させる（矢印Ａ）。換言すれば、一対のばね端部係合部５３を中央係合部５２に対して、前方（当接面３１０の面する方向）に向かい移動させる（矢印Ｂ）。これにより、図６に示すごとく、ばね部材３２を圧縮変形させる。
【００４６】
次いで、加圧部材配置工程において、圧縮変形させた状態にある加圧部材３を、フレーム４の内側において半導体積層ユニット２の積層方向Ｘの一端に配置する。このとき、ばね端部係合部５３はそれぞれ、凹状空間部４６に配置される。
また、フレーム４内には加圧部材３の位置決め用に位置決め溝（図示略）が形成されている。そして、加圧部材３をフレーム４内に配置する際に、突出片３３４が上記位置決め溝に係合され、フレーム４における加圧部材３の幅方向Ｙの位置決めがなされる。
【００４７】
次いで、治具取外工程において、圧縮治具５によるばね部材３２の圧縮を解除して、ばね部材３２の復元力を半導体積層ユニット２への積層方向Ｘの加圧力として作用させると共に、圧縮治具５を加圧部材３から取り外す。
【００４８】
これにより、図１に示すごとく、フレーム４のばね支承部４１が、加圧部材３における圧縮状態のばね部材３２の被支承部３２２に係合し、ばね部材３２の圧縮状態を保持することができる。この状態は、加圧部材３の付勢力によって、半導体積層ユニット２が積層方向Ｘに所定の圧力によって圧縮された状態でもある。
【００４９】
次に、本例の作用効果について、説明する。
本例の電力変換装置１において、当接プレート３１のリブ３３には、圧縮治具５を係合させるための治具係合部３４が形成されている。それゆえ、加圧部材３は、半導体積層ユニット２やフレーム４等と当接させなくても、それ単独で圧縮治具５によって圧縮変形させることができる。
【００５０】
これによって、電力変換装置１を組み立てるにあたって、加圧部材３をフレーム４内に配置する前に、フレーム４の外で、加圧部材３のばね部材３２を、治具係合部３４に圧縮治具５を係合させて圧縮変形させることができる。そして、その圧縮変形後に、半導体積層ユニット２と共に、フレーム４に加圧部材３を配置することができる。
【００５１】
すなわち、電力変換装置１の組立工程において、フレーム４内へ加圧部材３を配置した後に、加圧部材３を圧縮する必要がない。このことは、フレーム４の壁部と半導体積層ユニット２との間に、フレーム４や半導体積層ユニット２とは別体の支承ピンを配置する必要がないことを意味する。つまり、フレーム４内への組み付け後における加圧部材３の付勢力を保持するための別部材からなる支承ピンが不要となり、その配置工程も不要となる。そのため、電力変換装置１の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、当接プレート３１は、フレーム４の開口方向Ｚの両端にそれぞれ第１リブ３３１と第２リブ３３２とを有してなる。そして、第１リブ３３１及び第２リブ３３２にそれぞれ設けられた第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２は、開口方向Ｚに貫通した貫通孔によって構成されている。そして、圧縮治具５を第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とに、この順で挿入して係合できるよう構成されている。これによって、この場合には、圧縮治具５によりばね部材３２を圧縮した際の加圧部材３の傾きを防ぐことができ、ばね部材３２を安定して圧縮変形させることができる。
【００５３】
また、第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２とは互いに形状が異なり、圧縮治具５の挿入方向から見たとき、図１に示すごとく、第２治具係合部３４２の輪郭の少なくとも一部が、第１治具係合部３４１の内側に配置されている。これによって、図４に示すごとく、圧縮治具５を、第１治具係合部３４１及び第２治具係合部３４２に貫通させつつ、第２治具係合部３４２に挿入側から当接させることが可能となる。これによって、圧縮治具５の挿入時に、圧縮治具５の第１治具係合部３４１と第２治具係合部３４２に対する圧縮治具５の開口方向Ｚについての位置決めを行うことができる。それゆえ、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００５４】
また、第１治具係合部３４１は、幅方向Ｙの長さが第２治具係合部３４２よりも長い。これによって、リブ３３の積層方向Ｘの突出長を小さく抑えつつ、上述の加圧部材３の圧縮治具５の位置決め手段を実現することができる。それゆえ、電力変換装置１の小型化を実現しつつ、生産性の向上を図ることができる。
治具係合部３４は、当接プレート３１における幅方向Ｙの中央部に形成されている。これによって、ばね部材３２をバランスよく圧縮することができる。
【００５５】
フレーム４は、ばね支承部４１を、半導体積層ユニット２に向かって突出するように一体的に形成してなる。これによって、ばね部材３２が圧縮された状態の加圧部材３をフレーム４内に配置する作業をより容易に行うことができる。
【００５６】
本例の電力変換装置１の製造方法においては、ばね変形工程において、フレーム４の外で、加圧部材３のばね部材３２を圧縮変形させる。そして、加圧部材配置工程において、ばね部材３２が圧縮変形された状態の加圧部材３をフレーム４内に配置する。それゆえ、フレーム４内への配置後における加圧部材３の圧縮が不要である。上述した支承ピンが不要となる。そのため、支承ピンの配置工程も不要となる、すなわち、そのため、電力変換装置１の部品点数を低減することができると共に、組立工程を簡素化することが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００５７】
以上のごとく、本例によれば、部品点数を低減して、生産性を向上することができる電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【００５８】
（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、加圧部材３のばね部材３２を、複数のコイルばね３２４と押圧プレート３２５とにより構成した例である。
コイルばね３２４は、当接プレート３１の当接板部３１２における当接面３１０と反対側の面に３個、幅方向Ｙに並んで配置されている。そして、３個のコイルばね３２４を当接板部３１２との間に挟むように、当接板部３１２と平行に押圧プレート３２５が配置されている。なお、コイルばね３２４の配置個数や配置の仕方については、特に限定されるものではない。
【００５９】
押圧プレート３２５は、当接板部３１２側に凸となる状態で略円弧状に湾曲して形成されたプレート端部３２６を有する。このプレート端部３２６に、フレーム４のばね支承部４１が係合してばね部材３２の圧縮状態が保持されるように構成されている。
その他は、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
２１ 半導体モジュール
２２ 冷却管
３ 加圧部材
３１ 当接プレート
３２ ばね部材
３３ リブ
３４ 治具係止部
４ フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方の端部に配置され、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材と、
上記積層方向と直交する方向に開口すると共に、上記半導体積層ユニット及び上記加圧部材を内側に配置するフレームとを備え、
上記加圧部材は、上記積層方向の一端に配された上記冷却管に当接する当接面を有する当接プレートと、該当接プレートにおける上記当接面と反対側の面に配されたばね部材とを有し、
上記当接プレートは、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブを有し、該リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させる治具係合部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記当接プレートは、上記フレームの開口方向の両端にそれぞれ第１リブと第２リブとを上記リブとして有してなり、上記第１リブ及び上記第２リブにそれぞれ設けられた上記治具係合部である第１治具係合部及び第２治具係合部は、上記開口方向に貫通した貫通孔によって構成されており、上記圧縮治具を上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とに、この順で挿入して係合できるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とは互いに形状が異なり、上記圧縮治具の挿入方向から見たとき、上記第２治具係合部の輪郭の少なくとも一部が、上記第１治具係合部の内側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、上記第１治具係合部は、上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の長さが、上記第２治具係合部よりも長いことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記治具係合部は、上記当接プレートにおける上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の中央部に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記フレームは、上記ばね部材を上記半導体積層ユニットと反対側から支承するばね支承部を、上記半導体積層ユニットに向かって突出するように一体的に形成してなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置を製造する方法であって、
上記フレームの内側に上記半導体積層ユニットを配置するユニット配置工程と、
上記フレームの外において、上記圧縮治具を上記治具係合部に係合させて上記ばね部材を圧縮変形させるばね変形工程と、
上記ばね部材を圧縮変形させた状態にある上記加圧部材を、上記フレームの内側において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置する加圧部材配置工程と、
上記圧縮治具による上記ばね部材の圧縮を解除して、上記ばね部材の復元力を上記半導体積層ユニットへの上記積層方向の加圧力として作用させると共に、上記圧縮治具を上記加圧部材から取り外す治具取外工程とを備える電力変換装置の製造方法。
【請求項１】
半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方の端部に配置され、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材と、
上記積層方向と直交する方向に開口すると共に、上記半導体積層ユニット及び上記加圧部材を内側に配置するフレームとを備え、
上記加圧部材は、上記積層方向の一端に配された上記冷却管に当接する当接面を有する当接プレートと、該当接プレートにおける上記当接面と反対側の面に配されたばね部材とを有し、
上記当接プレートは、上記半導体積層ユニット側と反対側へ延びるリブを有し、該リブには、上記ばね部材を上記当接プレート側へ圧縮変形させるための圧縮治具を係合させる治具係合部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記当接プレートは、上記フレームの開口方向の両端にそれぞれ第１リブと第２リブとを上記リブとして有してなり、上記第１リブ及び上記第２リブにそれぞれ設けられた上記治具係合部である第１治具係合部及び第２治具係合部は、上記開口方向に貫通した貫通孔によって構成されており、上記圧縮治具を上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とに、この順で挿入して係合できるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記第１治具係合部と上記第２治具係合部とは互いに形状が異なり、上記圧縮治具の挿入方向から見たとき、上記第２治具係合部の輪郭の少なくとも一部が、上記第１治具係合部の内側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、上記第１治具係合部は、上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の長さが、上記第２治具係合部よりも長いことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記治具係合部は、上記当接プレートにおける上記積層方向及び上記フレームの開口方向に直交する方向である幅方向の中央部に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記フレームは、上記ばね部材を上記半導体積層ユニットと反対側から支承するばね支承部を、上記半導体積層ユニットに向かって突出するように一体的に形成してなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置を製造する方法であって、
上記フレームの内側に上記半導体積層ユニットを配置するユニット配置工程と、
上記フレームの外において、上記圧縮治具を上記治具係合部に係合させて上記ばね部材を圧縮変形させるばね変形工程と、
上記ばね部材を圧縮変形させた状態にある上記加圧部材を、上記フレームの内側において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置する加圧部材配置工程と、
上記圧縮治具による上記ばね部材の圧縮を解除して、上記ばね部材の復元力を上記半導体積層ユニットへの上記積層方向の加圧力として作用させると共に、上記圧縮治具を上記加圧部材から取り外す治具取外工程とを備える電力変換装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６１１３３（Ｐ２０１２−１６１１３３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８４４（Ｐ２０１１−１７８４４）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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