電力変換装置及びその製造方法
【課題】小型化が容易であるとともに、加圧部材の組みつけが容易な電力変換装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の半導体モジュール３０と冷却管３１０とを積層してなる積層体３と積層体３を収容するフレーム２とを有する電力変換装置１である。積層体３における積層方向の一端には積層体３を積層方向に加圧する加圧部材４が配置されている。加圧部材４は、積層体３に当接する押圧プレート４０と、フレーム２の内側面２０１に当接する支持プレート４１と、両者の間に設けられた弾性体４２とからなる。加圧部材４は、弾性体４２が積層方向に圧縮された圧縮状態で積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。加圧部材４は、弾性体４２が圧縮状態よりも更に圧縮された状態を維持しつつ押圧プレート４０と支持プレート４１とを互いに係合可能に構成された係合手段（係合部４１２及び被係合部４０１）を備えている。
【解決手段】複数の半導体モジュール３０と冷却管３１０とを積層してなる積層体３と積層体３を収容するフレーム２とを有する電力変換装置１である。積層体３における積層方向の一端には積層体３を積層方向に加圧する加圧部材４が配置されている。加圧部材４は、積層体３に当接する押圧プレート４０と、フレーム２の内側面２０１に当接する支持プレート４１と、両者の間に設けられた弾性体４２とからなる。加圧部材４は、弾性体４２が積層方向に圧縮された圧縮状態で積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。加圧部材４は、弾性体４２が圧縮状態よりも更に圧縮された状態を維持しつつ押圧プレート４０と支持プレート４１とを互いに係合可能に構成された係合手段（係合部４１２及び被係合部４０１）を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷却管とを積層してなる積層体を有する電力変換装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車等には、モータを駆動させるため、バッテリからの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。電力変換装置はスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを複数個有しており、スイッチング素子に流れる被制御電流によって半導体モジュールが発熱する。
【０００３】
この問題に対し、特許文献１や特許文献２に開示される電力変換装置が提案されている。これらの電力変換装置は、半導体モジュールと冷却管とを交互に積層した積層体を、その積層方向の一端から加圧部材によって押圧している。これにより、半導体モジュールと冷却管とを密着させ、冷却効率を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１１７７１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及び２の電力変換装置は、加圧部材の組み付け工程に以下のような問題がある。つまり、上記電力変換装置において加圧部材を組み付けようとすると、積層体の一端に配した加圧部材を積層方向に圧縮しつつフレームに固定しなければならない。この加圧部材は、積層体を積層方向に加圧するためのものであるため、その弾性力は極めて高い。そのため、加圧部材を圧縮しつつフレームに配置するためには、大きな押圧把持治具が必要になる。
【０００６】
また、特許文献１に開示された電力変換装置では、加圧部材が圧縮された状態を維持しつつ固定ピンを挿入し、フレームに固定する作業が必要となる。そのため、上記押圧把持治具のためのスペースがフレーム内に必要となり、電力変換装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された電力変換装置では、小型化は見込めるものの、加圧部材を圧縮しながら加圧部材をフレームに締結する必要があるため、組み付け工程の作業性が低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたもので、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組み付けが容易な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】
【０００９】
本発明の一態様は、複数の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積層してなる積層体と、該積層体を収容するフレームとを有する電力変換装置において、
上記積層体における積層方向の一端には、上記積層体を上記積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、
該加圧部材は、上記積層体に当接する押圧プレートと、上記フレームの内側面に当接する支持プレートと、上記押圧プレートと上記支持プレートとの間に設けられた弾性体とからなり、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記積層方向に圧縮された圧縮状態で上記積層体と上記フレームの内側面との間に配設されており、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ上記押圧プレートと上記支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備えていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材を上記積層体における積層方向の一端に配置するように、上記積層体と上記加圧部材とを上記フレームの内側に収容配置する配置工程と、
その後、上記係合手段の係合状態を解除して、上記支持プレートを上記フレームの内側面に当接させるとともに、上記押圧プレートを上記積層体に当接させる解除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にある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
上記電力変換装置は、弾性体が積層方向に圧縮された圧縮状態の上記加圧部材が、積層体とフレームの内側面との間に配設されている。そのため、フレーム内において上記積層体を積層方向に押圧し、半導体モジュールと冷却管とを密着させることができる。
【００１２】
また、上記加圧部材は、弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ押圧プレートと支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備えている。つまり、上記加圧部材は、上記係合手段が係合された状態を維持しつつ積層体とフレームの内側面との間に配置することができるよう構成されている。そのため、上記加圧部材の配置を容易に行うことができ、配置工程の作業性を向上させることができる。また、上記加圧部材を圧縮しつつ積層体とフレームの内側面との間に配置するための大きな押圧把持治具を用いる必要がない。そのため、フレーム内に上記押圧把持治具のためのスペースを設ける必要がなくなり、上記電力変換装置を容易に小型化することができる。
【００１３】
また、上記電力変換装置の製造方法においては、上記係合手段を係合した状態、すなわち上記加圧部材を上記電力変換装置に組み付けた後における弾性体の圧縮状態よりも更に弾性体が圧縮された状態で、上記加圧部材をフレーム内の所定の場所に配置する。これにより、上記加圧部材を積層体とフレームの内側面との間に容易に配置することができる。そして、積層体と加圧部材とを所定の位置に配置した状態で、解除工程において上記係合手段の係合状態を解除することができる。そのため、配置工程及び解除工程の作業性を向上させることができる。
【００１４】
以上のごとく、上記電力変換装置及びその製造方法によれば、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組みつけが容易な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】
【００１５】
【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、加圧部材の斜視図。
【図３】実施例１における、フレーム内に積層体及び加圧部材を配置した状態の平面図（配置工程後における平面図）。
【図４】実施例１において、係合手段が係合された状態における加圧部材の断面図。
【図５】実施例１において、解除治具の先端が圧入された状態における加圧部材の断面図。
【図６】実施例１において、係合状態を解除された状態における加圧部材の断面図（図１のＡ−Ａ線矢視断面相当の図）。
【図７】実施例２における、フレームに開口部を設けない電力変換装置の平面図。
【図８】実施例２において、電力変換装置を積層方向の加圧部材が配置された側から見た側面図。
【図９】実施例２における、板ばねを用いた加圧部材の断面図（図７のＢ−Ｂ線矢視断面相当の図）。
【図１０】実施例３における、係合手段が係合状態にある加圧部材及び解除治具の断面図。
【図１１】実施例３において、解除治具の先端が圧入された状態における加圧部材の断面図。
【図１２】実施例３において、係合状態を解除された状態における加圧部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記電力変換装置において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは、互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されていてもよい（請求項２）。
この場合には、上記係合手段を簡素な構成とすることができるため、上記加圧部材を容易に製造することができるとともに、上記電力変換装置をより小型化することができる。また、上記加圧部材は、容易に上記係合手段を係合させ、または係合を解除させることが可能なものとなる。
【００１７】
また、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有していてもよい（請求項３）。
この場合には、上記係合部及び上記被係合部の係合を解除するための解除治具を上記開口部より挿入することができる。そのため、上記加圧部材の組み付けをより容易に行うことができる。
【００１８】
また、上記電力変換装置の製造方法において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されており、上記解除工程において、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材に対して、上記積層方向から上記被係合部と上記係合部との間に解除治具を挿入することにより上記係合手段の係合状態を解除することができる（請求項５）。
この場合には、上記解除工程において、上記係合手段の係合状態を容易に解除することができる。そのため、上記解除工程の作業性をより向上させることができる。
【００１９】
また、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有しており、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より挿入することができる（請求項６）。
この場合には、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より上記加圧部材に向けて容易に挿入することができる。そのため、上記解除工程の作業性をより向上させることができる。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
上記電力変換装置及びその製造方法の実施例について、図１〜図６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、複数の半導体モジュール３０と該半導体モジュール３０を冷却する冷却管３１０とを積層してなる積層体３と、該積層体３を収容するフレーム２とを有する。また、積層体３における積層方向（以下、この方向を「積層方向Ｘ」という。）の一端には、積層体３を積層方向Ｘに加圧する加圧部材４が配置されている。加圧部材４は、図１及び図２に示すごとく、積層体３に当接する押圧プレート４０と、フレーム２の内側面２０１に当接する支持プレート４１と、押圧プレート４０と支持プレート４１との間に設けられた弾性体４２とからなる。また、加圧部材４は、弾性体４２が積層方向Ｘに圧縮された圧縮状態で積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。そして、加圧部材４は、図３及び図４に示すごとく、弾性体４２が上記圧縮状態（図１参照）よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ押圧プレート４０と支持プレート４１とを互いに係合することができるよう構成された係合手段（後述する係合部４１２及び被係合部４０１）を備えている。
【００２１】
積層体３は、図１に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール３０と複数の冷却管３１０とを交互に積層することにより形成されている。また、この複数の冷却管３１０は、冷媒導入管３１１、冷媒排出管３１２及び連結管３１３とともに、半導体モジュール３０を冷却する冷却器３１を構成している。
【００２２】
冷却管３１０は、積層方向Ｘと直交する方向（以下、この方向を「横方向Ｙ」という。）に長尺な形状である。冷却器３１は、図１に示すごとく、この冷却管３１０を積層方向Ｘに複数並べてなるとともに、その長手方向（横方向Ｙ）の両端部付近において、積層方向Ｘに隣り合う冷却管３１０同士を連結管３１３によって連結してなる。そして、冷却器３１は、隣り合う冷却管３１０の間に半導体モジュール３０を両主面から狭持することができるよう構成されている。これにより、半導体モジュール３０は、積層方向Ｘに配列されている。
【００２３】
また、積層方向Ｘの一端に配された冷却管３１０には、その横方向Ｙにおける両端に、図１に示すごとく、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が配設されている。冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２とは、積層体３における積層方向Ｘの一端を基端として延伸され、フレーム２の積層方向Ｘにおける一対の側壁２０（２０ａ、２０ｂ）のうち一方の側壁２０ａから突出している。
【００２４】
これにより、冷媒導入管３１１から導入された冷却媒体は、連結管３１３を適宜通り、各冷却管３１０に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通可能となる。そして、各冷却管３１０を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール３０との間で熱交換を行うことができる。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管３１３を適宜通り、冷媒排出管３１２に導かれ、冷却器３１より排出される。
【００２５】
冷却器３１に狭持される半導体モジュール３０は、ＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子を樹脂モールドしてなるモールド部３００と、該モールド部３００から互いに反対方向に突出した主電極端子及び制御端子３０１とから構成される。主電極端子と制御端子３０１とは、積層体３に対して積層方向Ｘ及び横方向Ｙの双方と直交する方向（以下、この方向を「高さ方向Ｚ」という。）に突出している。
【００２６】
積層体３と加圧部材４とを収容するフレーム２は、図１に示すごとく、高さ方向Ｚから見て略長方形状を呈しており、高さ方向Ｚの両側が開放されている。また、積層方向Ｘに垂直な一対の側壁２０のうち一方の側壁２０ａからは冷却器３１の冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が突出している。また、他方の側壁２０ｂには開口部２００が形成されている。
【００２７】
開口部２００が形成された他方の側壁２０ｂと積層体３との間には、図１に示すごとく、加圧部材４が係合手段（後述する係合部４１２及び被係合部４０１）の係合状態を解除した状態で配置されている。つまり、加圧部材４は、押圧プレート４０が積層体３と、支持プレート４１が他方の側壁２０ｂにおけるフレーム２の内側面２０１と各々当接している。また、コイルばねよりなる弾性体４２は、圧縮状態、つまりコイルばねの長さが自然長より短くなるよう積層方向Ｘに圧縮された状態で押圧プレート４０と支持プレート４１との間に配設されている。
【００２８】
押圧プレート４０は、図２に示すごとく、略長方形状の当接板部４００と、当接板部４００における高さ方向Ｚの両端からそれぞれ支持プレート４１側に向かって突出形成された一対の被係合部４０１とを有する。当接板部４００は図１に示すごとく積層方向Ｘと直交する向きに配置され、積層体３における積層方向Ｘの一端に配された冷却管３１０と面接触している。また、当接板部４００における支持プレート４１側の面の中央部には、弾性体４２の一端が当接している。
【００２９】
また、一対の被係合部４０１は、図２に示すごとく、横方向Ｙの略中央部に形成されている。一対の被係合部４０１の突出端部には、後述する支持プレート４１に設けた係止爪４１３と係合可能に構成された係止穴４０２が配設されている。
【００３０】
支持プレート４１は、図２に示すごとく、長方形状の背面板部４１０と、該背面板部４１０の横方向Ｙにおける両端から押圧プレート４０側へ突出するとともにその突出端から横方向Ｙの互いに反対側へ伸びる一対の翼部４１１と、背面板部４１０の高さ方向Ｚにおける両端から押圧プレート４０側へ突出した一対の係合部４１２とを有する。背面板部４１０は、図１に示すごとく、横方向Ｙにおいてフレーム２の開口部２００内に配置されている。また、一対の翼部４１１は、図１に示すごとくフレーム２の他方の側壁２０ｂの内側面２０１と当接している。
【００３１】
また、一対の係合部４１２は、支持プレート４１における横方向Ｙの略中央部に形成されている。一対の係合部４１２の突出端部には、係止穴４０２と係合可能に構成された係止爪４１３が、高さ方向Ｚに向けて互いに反対方向に突出形成されている。
【００３２】
このように形成された、押圧プレート４０における被係合部４０１と、支持プレート４１における係合部４１２とから、上記係合手段が構成されている。つまり、係合手段が係合された状態にあるときには、図４に示すごとく、係合部４１２に形成された係止爪４１３が被係合部４０１に形成された係止穴４０２に係合されている。他方、係合手段が係合を解除された状態にあるときには、図６に示すごとく係止爪４１３が係止穴４０２から外れている。また、係合部４１２と被係合部４０１とは、各々積層方向Ｘに垂直な方向（高さ方向Ｚ）に変位可能に構成されている。これにより、係合部４１２または被係合部４０１の少なくとも一方を高さ方向Ｚに変位させることで、係止爪４１３と係止穴４０２とを係合させ、または図２に示すごとく係合を解除させることが可能となる。
【００３３】
次に、電力変換装置１の製造方法を説明する。電力変換装置１を製造するに当たっては、図３に示すごとく係合手段（係合部４１２及び被係合部４０１）を係合した状態にある加圧部材４を積層体３における積層方向Ｘの一端に配置するように、積層体３と加圧部材４とをフレーム２の内側に収容配置する配置工程を行う。その後、図４から図６に示すごとく係合手段の係合状態を解除し、図１に示すごとく支持プレート４１をフレーム２の内側面２０１に当接させるとともに、押圧プレート４０を積層体３に当接させる解除工程を行う。
【００３４】
配置工程において、積層体３と加圧部材４とは、高さ方向Ｚからフレーム２に挿入配置される。このとき、係合手段を係合した状態にある加圧部材４の弾性体４２は、図３に示すごとく、完成品の状態にある電力変換装置１における弾性体４２の圧縮状態（図１に示す状態）よりもさらに積層方向Ｘに圧縮されている。これにより、積層体３と加圧部材４とを互いに並べたときの積層方向Ｘにおける寸法を、フレーム２の内寸よりも小さくすることができる。つまり、積層体３と加圧部材４とを積層方向Ｘに互いに並べた状態でフレーム２内に配置したとき、これらとフレーム２との間に積層方向Ｘの遊びが存在する状態となる。これにより、フレーム２内に積層体３と加圧部材４とをスムーズに挿入配置できるよう構成されている。
【００３５】
解除工程では、フレーム２内に配置した加圧部材４に対し、押圧プレート４０に形成された一対の被係合部４０１に向けてフレーム２の開口部２００より解除治具５を挿入する。解除治具５は、図４に示すごとく、板棒状の金属板の両端を直角に屈曲して形成されており、一対の先端部５０がテーパー形状に加工されている。解除工程において、解除治具５の一対の先端部５０を係合部４１２に沿わせながら被係合部４０１に向けて開口部２００より挿入すると、一対の先端部５０が一対の被係合部４０１と各々当接する。
【００３６】
この状態から解除治具５を更に積層方向Ｘに押し込むと、図５に示すごとく、テーパー形状を付与された一対の先端部５０が被係合部４０１と係合部４１２との間に圧入され、これに伴って一対の被係合部４０１が高さ方向Ｚに向けて互いに反対方向に変位する。これにより、係止爪４１３が係止穴４０２から外れ、図６に示すごとく係合部４１２と被係合部４０１との係合状態が解除される。そして、係合状態が解除されるとともに、図１に示すごとく、圧縮された弾性体４２の復元力によって、押圧プレート４０と支持プレート４１とが互いに積層方向Ｘの反対側へ相対的に変位する。そして、押圧プレート４０と支持プレート４１とが各々積層体３とフレーム２の内側面２０１とに当接し、積層体３が積層方向Ｘに押圧される。
【００３７】
次に、本例の作用効果を説明する。電力変換装置１は、図１に示すごとく、弾性体４２が積層方向Ｘに圧縮された圧縮状態の加圧部材４が、積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。そのため、フレーム２内において積層体３を積層方向Ｘに押圧し、半導体モジュール３０と冷却管３１０とを密着させることができる。
【００３８】
また、加圧部材４は、図３に示すごとく、係合手段が係合された状態を維持しつつ積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配置することができるよう構成されている。これにより、加圧部材４の配置を容易に行うことができ、配置工程の作業性を向上させることができる。また、加圧部材４を圧縮しつつ積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配置するための大きな押圧把持治具を用いる必要がない。そのため、フレーム２内に押圧把持治具のためのスペースを設ける必要がなくなり、電力変換装置１を容易に小型化することができる。
【００３９】
また、係合手段は、図２に示すごとく、押圧プレート４０から積層方向Ｘに突出した被係合部４０１と、支持プレート４１から積層方向Ｘに突出した係合部４１２とから構成されている。そして、被係合部４０１と係合部４１２とは、図５に示すごとく、互いに積層方向Ｘに直交する方向、つまり高さ方向Ｚに相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されている。これにより、係合手段を簡素な構成とすることができる。その結果、加圧部材４を容易に製造することができるとともに、電力変換装置１をより小型化することができる。また、加圧部材４は、容易に係合手段を係合させ、または係合を解除させることが可能なものとなる。
【００４０】
また、フレーム２は、図１に示すごとく、支持プレート４１と当接する側壁２０ｂに、加圧部材４に向かって開口した開口部２００を有している。これにより、係合部４１２及び被係合部４０１の係合を解除するための解除治具５を開口部２００より挿入することができる。そのため、加圧部材４の組み付けをより容易に行うことができる。
【００４１】
また、電力変換装置１の製造方法においては、図４に示すごとく、係合手段を係合した状態、すなわち加圧部材４を電力変換装置１に組み付けた後における弾性体４２の圧縮状態よりも更に弾性体４２が圧縮された状態で、加圧部材４を図３に示すフレーム２内の所定の場所に配置する。これにより、加圧部材４を積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に容易に配置することができる。そして、積層体３と加圧部材４とを所定の位置に配置した状態で、解除工程において係合手段の係合状態を解除することができる。そのため、配置工程及び解除工程の作業性を向上させることができる。
【００４２】
また、解除工程においては、図５に示すごとく、係合手段を係合した状態にある加圧部材４に対して、積層方向Ｘから被係合部４０１と係合部４１２との間に解除治具５を挿入することにより係合手段の係合状態を解除する。また、解除治具５は開口部２００より挿入される。これにより、解除工程において、係合手段の係合状態を容易に解除することができるとともに、解除治具５を開口部２００より加圧部材４に向けて容易に挿入することができる。そのため、解除工程の作業性をより向上させることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組みつけが容易な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。
【００４４】
（実施例２）
本例は、図７〜図９に示すごとく、フレーム２に開口部２００を形成しない例である。本例では、図７に示すごとく、フレーム２の積層方向Ｘに垂直な側壁２０ｂに開口部２００が形成されていない。また、加圧部材４がフレーム２に対して高さ方向Ｚにおける両側に突出している。つまり、図８に示すごとく、一対の係合部４１２と一対の被係合部４０１とが、フレーム２を挟んで高さ方向Ｚの両側に各々配設されている。
【００４５】
また、図７に示すごとく、加圧部材４の支持プレート４１が、押圧プレート４０と同様の形状に形成されている。つまり、支持プレート４１は、略長方形状の背面板部４１０と、背面板部４１０における高さ方向Ｚの両端からそれぞれ押圧プレート４０側に向かって突出形成された一対の係合部４１２とを有する。背面板部４１０は図７に示すごとく積層方向Ｘと直交する向きに配置され、フレーム２の内側面２０１と面接触している。なお、本例においては、弾性体４２として、横方向Ｙに長尺な板棒状の金属板よりなる板ばねを使用している。弾性体４２は、横方向Ｙの中央部と両端部とがそれぞれ積層方向Ｘの互いに反対方向へ突出するように屈曲されている。そして、弾性体４２の中央部は当接板部４００の横方向Ｙにおける中央部に当接し、弾性体４２の両端部は背面板部４１０の横方向Ｙにおける両端部に当接している。
【００４６】
一対の係合部４１２は、背面板部４１０の高さ方向Ｚにおける一対の端面を基端として、図９に示すごとく、横方向Ｙの略中央部において積層方向Ｘに突出形成されている。そして、図９に示すごとく、一対の係合部４１２の突出端部には、係止穴４０２と係合可能に構成された係止爪４１３が配設されている。
【００４７】
また、本例の製造方法における解除工程では、図９に示すごとく、解除治具５の一対の先端部５０がフレーム２を挟んで高さ方向Ｚの両側に配置されるようにして解除治具５を挿入し、一対の被係合部４０１と係合部４１２との間に一対の先端部５０を圧入させる。その他は実施例１と同様である。
【００４８】
本例のごとくフレーム２に開口部２００を形成しない場合には、フレーム２の強度を向上させることができる。これにより、弾性体４２の復元力を充分に大きくすることができ、半導体モジュール３０と冷却管３１０とを充分に密着させることができる。その結果、半導体モジュール３０の冷却効率をより向上させることができる。
【００４９】
また、係合手段（被係合部４０１と係合部４１２）がフレーム２に対して高さ方向Ｚの両側に配設されている。これにより、フレーム２に開口部２００を形成する場合と同様に、解除治具５を積層方向Ｘから挿入することができ、加圧部材４の組み付けをより容易に行うことができる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
（実施例３）
本例は、図１０〜１２に示すごとく、解除工程において、被係合部４０１に替えて係合部４１２を高さ方向Ｚに変位させることにより係合手段の係合状態を解除する例である。本例で用いる解除治具５は、実施例２と同様に、板棒状の金属板の両端を直角に屈曲して形成されている。そして、図１０に示すごとく、解除治具５における一対の屈曲部５１に、互いに向かい合う方向に突出した一対の突起部５２を設けている。
【００５１】
解除工程では、この解除治具５を加圧部材４に向けて挿入することにより、図１１に示すごとく係合部４１２が突起部５２に押されて高さ方向Ｚに変位する。これにより、図１２に示すごとく係合部４１２と被係合部４０１との係合状態が解除される。その他は、実施例２と同様である。
【００５２】
本例のごとく、係合手段における係合状態は、係合部４１２または被係合部４０１の少なくとも一方を他方に対して高さ方向Ｚに変位させることにより解除することができる。その他、実施例２と同様の作用効果を奏すことができる。
【００５３】
なお、実施例１〜３は、係止穴４０２が被係合部４０１に設けられ、係止爪４１３が係合部４１２に設けられた例を示しているが、係止穴４０２を係合部４１２に、係止爪４１３を被係合部４０１に各々設けることも可能である。また、実施例１のようにフレーム２に開口部２００を設けた構成において、加圧部材４の弾性体４２として板ばねを用いてもよいし、実施例２のようにフレーム２に開口部２００を設けない構成において、加圧部材４の弾性体４２としてコイルばねを用いることもできる。また、加圧部材４を、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が突出している側に配置することも可能である。この場合、加圧部材４は冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２との間に配置される。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電力変換装置
２ フレーム
２０ 側壁
２０１ 内側面
３ 積層体
３０ 半導体モジュール
３１０ 冷却管
４ 加圧部材
４０ 押圧プレート
４０１ 被係合部
４１ 支持プレート
４１２ 係合部
４２ 弾性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷却管とを積層してなる積層体を有する電力変換装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車等には、モータを駆動させるため、バッテリからの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。電力変換装置はスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを複数個有しており、スイッチング素子に流れる被制御電流によって半導体モジュールが発熱する。
【０００３】
この問題に対し、特許文献１や特許文献２に開示される電力変換装置が提案されている。これらの電力変換装置は、半導体モジュールと冷却管とを交互に積層した積層体を、その積層方向の一端から加圧部材によって押圧している。これにより、半導体モジュールと冷却管とを密着させ、冷却効率を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４５４７２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１１７７１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及び２の電力変換装置は、加圧部材の組み付け工程に以下のような問題がある。つまり、上記電力変換装置において加圧部材を組み付けようとすると、積層体の一端に配した加圧部材を積層方向に圧縮しつつフレームに固定しなければならない。この加圧部材は、積層体を積層方向に加圧するためのものであるため、その弾性力は極めて高い。そのため、加圧部材を圧縮しつつフレームに配置するためには、大きな押圧把持治具が必要になる。
【０００６】
また、特許文献１に開示された電力変換装置では、加圧部材が圧縮された状態を維持しつつ固定ピンを挿入し、フレームに固定する作業が必要となる。そのため、上記押圧把持治具のためのスペースがフレーム内に必要となり、電力変換装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された電力変換装置では、小型化は見込めるものの、加圧部材を圧縮しながら加圧部材をフレームに締結する必要があるため、組み付け工程の作業性が低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたもので、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組み付けが容易な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】
【０００９】
本発明の一態様は、複数の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積層してなる積層体と、該積層体を収容するフレームとを有する電力変換装置において、
上記積層体における積層方向の一端には、上記積層体を上記積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、
該加圧部材は、上記積層体に当接する押圧プレートと、上記フレームの内側面に当接する支持プレートと、上記押圧プレートと上記支持プレートとの間に設けられた弾性体とからなり、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記積層方向に圧縮された圧縮状態で上記積層体と上記フレームの内側面との間に配設されており、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ上記押圧プレートと上記支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備えていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材を上記積層体における積層方向の一端に配置するように、上記積層体と上記加圧部材とを上記フレームの内側に収容配置する配置工程と、
その後、上記係合手段の係合状態を解除して、上記支持プレートを上記フレームの内側面に当接させるとともに、上記押圧プレートを上記積層体に当接させる解除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にある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
上記電力変換装置は、弾性体が積層方向に圧縮された圧縮状態の上記加圧部材が、積層体とフレームの内側面との間に配設されている。そのため、フレーム内において上記積層体を積層方向に押圧し、半導体モジュールと冷却管とを密着させることができる。
【００１２】
また、上記加圧部材は、弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ押圧プレートと支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備えている。つまり、上記加圧部材は、上記係合手段が係合された状態を維持しつつ積層体とフレームの内側面との間に配置することができるよう構成されている。そのため、上記加圧部材の配置を容易に行うことができ、配置工程の作業性を向上させることができる。また、上記加圧部材を圧縮しつつ積層体とフレームの内側面との間に配置するための大きな押圧把持治具を用いる必要がない。そのため、フレーム内に上記押圧把持治具のためのスペースを設ける必要がなくなり、上記電力変換装置を容易に小型化することができる。
【００１３】
また、上記電力変換装置の製造方法においては、上記係合手段を係合した状態、すなわち上記加圧部材を上記電力変換装置に組み付けた後における弾性体の圧縮状態よりも更に弾性体が圧縮された状態で、上記加圧部材をフレーム内の所定の場所に配置する。これにより、上記加圧部材を積層体とフレームの内側面との間に容易に配置することができる。そして、積層体と加圧部材とを所定の位置に配置した状態で、解除工程において上記係合手段の係合状態を解除することができる。そのため、配置工程及び解除工程の作業性を向上させることができる。
【００１４】
以上のごとく、上記電力変換装置及びその製造方法によれば、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組みつけが容易な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】
【００１５】
【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、加圧部材の斜視図。
【図３】実施例１における、フレーム内に積層体及び加圧部材を配置した状態の平面図（配置工程後における平面図）。
【図４】実施例１において、係合手段が係合された状態における加圧部材の断面図。
【図５】実施例１において、解除治具の先端が圧入された状態における加圧部材の断面図。
【図６】実施例１において、係合状態を解除された状態における加圧部材の断面図（図１のＡ−Ａ線矢視断面相当の図）。
【図７】実施例２における、フレームに開口部を設けない電力変換装置の平面図。
【図８】実施例２において、電力変換装置を積層方向の加圧部材が配置された側から見た側面図。
【図９】実施例２における、板ばねを用いた加圧部材の断面図（図７のＢ−Ｂ線矢視断面相当の図）。
【図１０】実施例３における、係合手段が係合状態にある加圧部材及び解除治具の断面図。
【図１１】実施例３において、解除治具の先端が圧入された状態における加圧部材の断面図。
【図１２】実施例３において、係合状態を解除された状態における加圧部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記電力変換装置において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは、互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されていてもよい（請求項２）。
この場合には、上記係合手段を簡素な構成とすることができるため、上記加圧部材を容易に製造することができるとともに、上記電力変換装置をより小型化することができる。また、上記加圧部材は、容易に上記係合手段を係合させ、または係合を解除させることが可能なものとなる。
【００１７】
また、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有していてもよい（請求項３）。
この場合には、上記係合部及び上記被係合部の係合を解除するための解除治具を上記開口部より挿入することができる。そのため、上記加圧部材の組み付けをより容易に行うことができる。
【００１８】
また、上記電力変換装置の製造方法において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されており、上記解除工程において、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材に対して、上記積層方向から上記被係合部と上記係合部との間に解除治具を挿入することにより上記係合手段の係合状態を解除することができる（請求項５）。
この場合には、上記解除工程において、上記係合手段の係合状態を容易に解除することができる。そのため、上記解除工程の作業性をより向上させることができる。
【００１９】
また、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有しており、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より挿入することができる（請求項６）。
この場合には、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より上記加圧部材に向けて容易に挿入することができる。そのため、上記解除工程の作業性をより向上させることができる。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
上記電力変換装置及びその製造方法の実施例について、図１〜図６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、複数の半導体モジュール３０と該半導体モジュール３０を冷却する冷却管３１０とを積層してなる積層体３と、該積層体３を収容するフレーム２とを有する。また、積層体３における積層方向（以下、この方向を「積層方向Ｘ」という。）の一端には、積層体３を積層方向Ｘに加圧する加圧部材４が配置されている。加圧部材４は、図１及び図２に示すごとく、積層体３に当接する押圧プレート４０と、フレーム２の内側面２０１に当接する支持プレート４１と、押圧プレート４０と支持プレート４１との間に設けられた弾性体４２とからなる。また、加圧部材４は、弾性体４２が積層方向Ｘに圧縮された圧縮状態で積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。そして、加圧部材４は、図３及び図４に示すごとく、弾性体４２が上記圧縮状態（図１参照）よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ押圧プレート４０と支持プレート４１とを互いに係合することができるよう構成された係合手段（後述する係合部４１２及び被係合部４０１）を備えている。
【００２１】
積層体３は、図１に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール３０と複数の冷却管３１０とを交互に積層することにより形成されている。また、この複数の冷却管３１０は、冷媒導入管３１１、冷媒排出管３１２及び連結管３１３とともに、半導体モジュール３０を冷却する冷却器３１を構成している。
【００２２】
冷却管３１０は、積層方向Ｘと直交する方向（以下、この方向を「横方向Ｙ」という。）に長尺な形状である。冷却器３１は、図１に示すごとく、この冷却管３１０を積層方向Ｘに複数並べてなるとともに、その長手方向（横方向Ｙ）の両端部付近において、積層方向Ｘに隣り合う冷却管３１０同士を連結管３１３によって連結してなる。そして、冷却器３１は、隣り合う冷却管３１０の間に半導体モジュール３０を両主面から狭持することができるよう構成されている。これにより、半導体モジュール３０は、積層方向Ｘに配列されている。
【００２３】
また、積層方向Ｘの一端に配された冷却管３１０には、その横方向Ｙにおける両端に、図１に示すごとく、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が配設されている。冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２とは、積層体３における積層方向Ｘの一端を基端として延伸され、フレーム２の積層方向Ｘにおける一対の側壁２０（２０ａ、２０ｂ）のうち一方の側壁２０ａから突出している。
【００２４】
これにより、冷媒導入管３１１から導入された冷却媒体は、連結管３１３を適宜通り、各冷却管３１０に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通可能となる。そして、各冷却管３１０を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール３０との間で熱交換を行うことができる。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管３１３を適宜通り、冷媒排出管３１２に導かれ、冷却器３１より排出される。
【００２５】
冷却器３１に狭持される半導体モジュール３０は、ＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子を樹脂モールドしてなるモールド部３００と、該モールド部３００から互いに反対方向に突出した主電極端子及び制御端子３０１とから構成される。主電極端子と制御端子３０１とは、積層体３に対して積層方向Ｘ及び横方向Ｙの双方と直交する方向（以下、この方向を「高さ方向Ｚ」という。）に突出している。
【００２６】
積層体３と加圧部材４とを収容するフレーム２は、図１に示すごとく、高さ方向Ｚから見て略長方形状を呈しており、高さ方向Ｚの両側が開放されている。また、積層方向Ｘに垂直な一対の側壁２０のうち一方の側壁２０ａからは冷却器３１の冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が突出している。また、他方の側壁２０ｂには開口部２００が形成されている。
【００２７】
開口部２００が形成された他方の側壁２０ｂと積層体３との間には、図１に示すごとく、加圧部材４が係合手段（後述する係合部４１２及び被係合部４０１）の係合状態を解除した状態で配置されている。つまり、加圧部材４は、押圧プレート４０が積層体３と、支持プレート４１が他方の側壁２０ｂにおけるフレーム２の内側面２０１と各々当接している。また、コイルばねよりなる弾性体４２は、圧縮状態、つまりコイルばねの長さが自然長より短くなるよう積層方向Ｘに圧縮された状態で押圧プレート４０と支持プレート４１との間に配設されている。
【００２８】
押圧プレート４０は、図２に示すごとく、略長方形状の当接板部４００と、当接板部４００における高さ方向Ｚの両端からそれぞれ支持プレート４１側に向かって突出形成された一対の被係合部４０１とを有する。当接板部４００は図１に示すごとく積層方向Ｘと直交する向きに配置され、積層体３における積層方向Ｘの一端に配された冷却管３１０と面接触している。また、当接板部４００における支持プレート４１側の面の中央部には、弾性体４２の一端が当接している。
【００２９】
また、一対の被係合部４０１は、図２に示すごとく、横方向Ｙの略中央部に形成されている。一対の被係合部４０１の突出端部には、後述する支持プレート４１に設けた係止爪４１３と係合可能に構成された係止穴４０２が配設されている。
【００３０】
支持プレート４１は、図２に示すごとく、長方形状の背面板部４１０と、該背面板部４１０の横方向Ｙにおける両端から押圧プレート４０側へ突出するとともにその突出端から横方向Ｙの互いに反対側へ伸びる一対の翼部４１１と、背面板部４１０の高さ方向Ｚにおける両端から押圧プレート４０側へ突出した一対の係合部４１２とを有する。背面板部４１０は、図１に示すごとく、横方向Ｙにおいてフレーム２の開口部２００内に配置されている。また、一対の翼部４１１は、図１に示すごとくフレーム２の他方の側壁２０ｂの内側面２０１と当接している。
【００３１】
また、一対の係合部４１２は、支持プレート４１における横方向Ｙの略中央部に形成されている。一対の係合部４１２の突出端部には、係止穴４０２と係合可能に構成された係止爪４１３が、高さ方向Ｚに向けて互いに反対方向に突出形成されている。
【００３２】
このように形成された、押圧プレート４０における被係合部４０１と、支持プレート４１における係合部４１２とから、上記係合手段が構成されている。つまり、係合手段が係合された状態にあるときには、図４に示すごとく、係合部４１２に形成された係止爪４１３が被係合部４０１に形成された係止穴４０２に係合されている。他方、係合手段が係合を解除された状態にあるときには、図６に示すごとく係止爪４１３が係止穴４０２から外れている。また、係合部４１２と被係合部４０１とは、各々積層方向Ｘに垂直な方向（高さ方向Ｚ）に変位可能に構成されている。これにより、係合部４１２または被係合部４０１の少なくとも一方を高さ方向Ｚに変位させることで、係止爪４１３と係止穴４０２とを係合させ、または図２に示すごとく係合を解除させることが可能となる。
【００３３】
次に、電力変換装置１の製造方法を説明する。電力変換装置１を製造するに当たっては、図３に示すごとく係合手段（係合部４１２及び被係合部４０１）を係合した状態にある加圧部材４を積層体３における積層方向Ｘの一端に配置するように、積層体３と加圧部材４とをフレーム２の内側に収容配置する配置工程を行う。その後、図４から図６に示すごとく係合手段の係合状態を解除し、図１に示すごとく支持プレート４１をフレーム２の内側面２０１に当接させるとともに、押圧プレート４０を積層体３に当接させる解除工程を行う。
【００３４】
配置工程において、積層体３と加圧部材４とは、高さ方向Ｚからフレーム２に挿入配置される。このとき、係合手段を係合した状態にある加圧部材４の弾性体４２は、図３に示すごとく、完成品の状態にある電力変換装置１における弾性体４２の圧縮状態（図１に示す状態）よりもさらに積層方向Ｘに圧縮されている。これにより、積層体３と加圧部材４とを互いに並べたときの積層方向Ｘにおける寸法を、フレーム２の内寸よりも小さくすることができる。つまり、積層体３と加圧部材４とを積層方向Ｘに互いに並べた状態でフレーム２内に配置したとき、これらとフレーム２との間に積層方向Ｘの遊びが存在する状態となる。これにより、フレーム２内に積層体３と加圧部材４とをスムーズに挿入配置できるよう構成されている。
【００３５】
解除工程では、フレーム２内に配置した加圧部材４に対し、押圧プレート４０に形成された一対の被係合部４０１に向けてフレーム２の開口部２００より解除治具５を挿入する。解除治具５は、図４に示すごとく、板棒状の金属板の両端を直角に屈曲して形成されており、一対の先端部５０がテーパー形状に加工されている。解除工程において、解除治具５の一対の先端部５０を係合部４１２に沿わせながら被係合部４０１に向けて開口部２００より挿入すると、一対の先端部５０が一対の被係合部４０１と各々当接する。
【００３６】
この状態から解除治具５を更に積層方向Ｘに押し込むと、図５に示すごとく、テーパー形状を付与された一対の先端部５０が被係合部４０１と係合部４１２との間に圧入され、これに伴って一対の被係合部４０１が高さ方向Ｚに向けて互いに反対方向に変位する。これにより、係止爪４１３が係止穴４０２から外れ、図６に示すごとく係合部４１２と被係合部４０１との係合状態が解除される。そして、係合状態が解除されるとともに、図１に示すごとく、圧縮された弾性体４２の復元力によって、押圧プレート４０と支持プレート４１とが互いに積層方向Ｘの反対側へ相対的に変位する。そして、押圧プレート４０と支持プレート４１とが各々積層体３とフレーム２の内側面２０１とに当接し、積層体３が積層方向Ｘに押圧される。
【００３７】
次に、本例の作用効果を説明する。電力変換装置１は、図１に示すごとく、弾性体４２が積層方向Ｘに圧縮された圧縮状態の加圧部材４が、積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配設されている。そのため、フレーム２内において積層体３を積層方向Ｘに押圧し、半導体モジュール３０と冷却管３１０とを密着させることができる。
【００３８】
また、加圧部材４は、図３に示すごとく、係合手段が係合された状態を維持しつつ積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配置することができるよう構成されている。これにより、加圧部材４の配置を容易に行うことができ、配置工程の作業性を向上させることができる。また、加圧部材４を圧縮しつつ積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に配置するための大きな押圧把持治具を用いる必要がない。そのため、フレーム２内に押圧把持治具のためのスペースを設ける必要がなくなり、電力変換装置１を容易に小型化することができる。
【００３９】
また、係合手段は、図２に示すごとく、押圧プレート４０から積層方向Ｘに突出した被係合部４０１と、支持プレート４１から積層方向Ｘに突出した係合部４１２とから構成されている。そして、被係合部４０１と係合部４１２とは、図５に示すごとく、互いに積層方向Ｘに直交する方向、つまり高さ方向Ｚに相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されている。これにより、係合手段を簡素な構成とすることができる。その結果、加圧部材４を容易に製造することができるとともに、電力変換装置１をより小型化することができる。また、加圧部材４は、容易に係合手段を係合させ、または係合を解除させることが可能なものとなる。
【００４０】
また、フレーム２は、図１に示すごとく、支持プレート４１と当接する側壁２０ｂに、加圧部材４に向かって開口した開口部２００を有している。これにより、係合部４１２及び被係合部４０１の係合を解除するための解除治具５を開口部２００より挿入することができる。そのため、加圧部材４の組み付けをより容易に行うことができる。
【００４１】
また、電力変換装置１の製造方法においては、図４に示すごとく、係合手段を係合した状態、すなわち加圧部材４を電力変換装置１に組み付けた後における弾性体４２の圧縮状態よりも更に弾性体４２が圧縮された状態で、加圧部材４を図３に示すフレーム２内の所定の場所に配置する。これにより、加圧部材４を積層体３とフレーム２の内側面２０１との間に容易に配置することができる。そして、積層体３と加圧部材４とを所定の位置に配置した状態で、解除工程において係合手段の係合状態を解除することができる。そのため、配置工程及び解除工程の作業性を向上させることができる。
【００４２】
また、解除工程においては、図５に示すごとく、係合手段を係合した状態にある加圧部材４に対して、積層方向Ｘから被係合部４０１と係合部４１２との間に解除治具５を挿入することにより係合手段の係合状態を解除する。また、解除治具５は開口部２００より挿入される。これにより、解除工程において、係合手段の係合状態を容易に解除することができるとともに、解除治具５を開口部２００より加圧部材４に向けて容易に挿入することができる。そのため、解除工程の作業性をより向上させることができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、小型化が容易であるとともに、加圧部材の組みつけが容易な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。
【００４４】
（実施例２）
本例は、図７〜図９に示すごとく、フレーム２に開口部２００を形成しない例である。本例では、図７に示すごとく、フレーム２の積層方向Ｘに垂直な側壁２０ｂに開口部２００が形成されていない。また、加圧部材４がフレーム２に対して高さ方向Ｚにおける両側に突出している。つまり、図８に示すごとく、一対の係合部４１２と一対の被係合部４０１とが、フレーム２を挟んで高さ方向Ｚの両側に各々配設されている。
【００４５】
また、図７に示すごとく、加圧部材４の支持プレート４１が、押圧プレート４０と同様の形状に形成されている。つまり、支持プレート４１は、略長方形状の背面板部４１０と、背面板部４１０における高さ方向Ｚの両端からそれぞれ押圧プレート４０側に向かって突出形成された一対の係合部４１２とを有する。背面板部４１０は図７に示すごとく積層方向Ｘと直交する向きに配置され、フレーム２の内側面２０１と面接触している。なお、本例においては、弾性体４２として、横方向Ｙに長尺な板棒状の金属板よりなる板ばねを使用している。弾性体４２は、横方向Ｙの中央部と両端部とがそれぞれ積層方向Ｘの互いに反対方向へ突出するように屈曲されている。そして、弾性体４２の中央部は当接板部４００の横方向Ｙにおける中央部に当接し、弾性体４２の両端部は背面板部４１０の横方向Ｙにおける両端部に当接している。
【００４６】
一対の係合部４１２は、背面板部４１０の高さ方向Ｚにおける一対の端面を基端として、図９に示すごとく、横方向Ｙの略中央部において積層方向Ｘに突出形成されている。そして、図９に示すごとく、一対の係合部４１２の突出端部には、係止穴４０２と係合可能に構成された係止爪４１３が配設されている。
【００４７】
また、本例の製造方法における解除工程では、図９に示すごとく、解除治具５の一対の先端部５０がフレーム２を挟んで高さ方向Ｚの両側に配置されるようにして解除治具５を挿入し、一対の被係合部４０１と係合部４１２との間に一対の先端部５０を圧入させる。その他は実施例１と同様である。
【００４８】
本例のごとくフレーム２に開口部２００を形成しない場合には、フレーム２の強度を向上させることができる。これにより、弾性体４２の復元力を充分に大きくすることができ、半導体モジュール３０と冷却管３１０とを充分に密着させることができる。その結果、半導体モジュール３０の冷却効率をより向上させることができる。
【００４９】
また、係合手段（被係合部４０１と係合部４１２）がフレーム２に対して高さ方向Ｚの両側に配設されている。これにより、フレーム２に開口部２００を形成する場合と同様に、解除治具５を積層方向Ｘから挿入することができ、加圧部材４の組み付けをより容易に行うことができる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
（実施例３）
本例は、図１０〜１２に示すごとく、解除工程において、被係合部４０１に替えて係合部４１２を高さ方向Ｚに変位させることにより係合手段の係合状態を解除する例である。本例で用いる解除治具５は、実施例２と同様に、板棒状の金属板の両端を直角に屈曲して形成されている。そして、図１０に示すごとく、解除治具５における一対の屈曲部５１に、互いに向かい合う方向に突出した一対の突起部５２を設けている。
【００５１】
解除工程では、この解除治具５を加圧部材４に向けて挿入することにより、図１１に示すごとく係合部４１２が突起部５２に押されて高さ方向Ｚに変位する。これにより、図１２に示すごとく係合部４１２と被係合部４０１との係合状態が解除される。その他は、実施例２と同様である。
【００５２】
本例のごとく、係合手段における係合状態は、係合部４１２または被係合部４０１の少なくとも一方を他方に対して高さ方向Ｚに変位させることにより解除することができる。その他、実施例２と同様の作用効果を奏すことができる。
【００５３】
なお、実施例１〜３は、係止穴４０２が被係合部４０１に設けられ、係止爪４１３が係合部４１２に設けられた例を示しているが、係止穴４０２を係合部４１２に、係止爪４１３を被係合部４０１に各々設けることも可能である。また、実施例１のようにフレーム２に開口部２００を設けた構成において、加圧部材４の弾性体４２として板ばねを用いてもよいし、実施例２のようにフレーム２に開口部２００を設けない構成において、加圧部材４の弾性体４２としてコイルばねを用いることもできる。また、加圧部材４を、冷媒導入管３１１及び冷媒排出管３１２が突出している側に配置することも可能である。この場合、加圧部材４は冷媒導入管３１１と冷媒排出管３１２との間に配置される。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電力変換装置
２ フレーム
２０ 側壁
２０１ 内側面
３ 積層体
３０ 半導体モジュール
３１０ 冷却管
４ 加圧部材
４０ 押圧プレート
４０１ 被係合部
４１ 支持プレート
４１２ 係合部
４２ 弾性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の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積層してなる積層体と、該積層体を収容するフレームとを有する電力変換装置において、
上記積層体における積層方向の一端には、上記積層体を上記積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、
該加圧部材は、上記積層体に当接する押圧プレートと、上記フレームの内側面に当接する支持プレートと、上記押圧プレートと上記支持プレートとの間に設けられた弾性体とからなり、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記積層方向に圧縮された圧縮状態で上記積層体と上記フレームの内側面との間に配設されており、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ上記押圧プレートと上記支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備え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、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは、互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除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、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置を製造する方法であって、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材を上記積層体における積層方向の一端に配置するように、上記積層体と上記加圧部材とを上記フレームの内側に収容配置する配置工程と、
その後、上記係合手段の係合状態を解除して、上記支持プレートを上記フレームの内側面に当接させるとともに、上記押圧プレートを上記積層体に当接させる解除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５】
請求項４に記載の電力変換装置の製造方法において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されており、上記解除工程において、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材に対して、上記積層方向から上記被係合部と上記係合部との間に解除治具を挿入することにより上記係合手段の係合状態を解除することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置の製造方法において、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有しており、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より挿入することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項１】
複数の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積層してなる積層体と、該積層体を収容するフレームとを有する電力変換装置において、
上記積層体における積層方向の一端には、上記積層体を上記積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、
該加圧部材は、上記積層体に当接する押圧プレートと、上記フレームの内側面に当接する支持プレートと、上記押圧プレートと上記支持プレートとの間に設けられた弾性体とからなり、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記積層方向に圧縮された圧縮状態で上記積層体と上記フレームの内側面との間に配設されており、
上記加圧部材は、上記弾性体が上記圧縮状態よりも更に大きく圧縮された状態を維持しつつ上記押圧プレートと上記支持プレートとを互いに係合することができるよう構成された係合手段を備え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、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは、互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除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、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置を製造する方法であって、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材を上記積層体における積層方向の一端に配置するように、上記積層体と上記加圧部材とを上記フレームの内側に収容配置する配置工程と、
その後、上記係合手段の係合状態を解除して、上記支持プレートを上記フレームの内側面に当接させるとともに、上記押圧プレートを上記積層体に当接させる解除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５】
請求項４に記載の電力変換装置の製造方法において、上記係合手段は、上記押圧プレートから上記積層方向に突出した被係合部と、上記支持プレートから上記積層方向に突出した係合部とからなり、上記被係合部と上記係合部とは互いに積層方向に直交する方向に相対的に変位することにより係合し、あるいは係合解除できるよう構成されており、上記解除工程において、上記係合手段を係合した状態にある上記加圧部材に対して、上記積層方向から上記被係合部と上記係合部との間に解除治具を挿入することにより上記係合手段の係合状態を解除することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置の製造方法において、上記フレームは、上記支持プレートと当接する側壁に、上記加圧部材に向かって開口した開口部を有しており、上記解除工程において、上記解除治具を上記開口部より挿入することを特徴とす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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０５８２７（Ｐ２０１３−１０５８２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７４０６（Ｐ２０１１−２４７４０６）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【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２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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