JP2012161133A - 電力変換装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】図1
Description
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (7)
- 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。
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