JP5471705B2

JP5471705B2 - 電力変換装置及びその製造方法

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Publication number: JP5471705B2
Application number: JP2010074339A
Authority: JP
Inventors: 志貴小山; 高久金子
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011211771A

Description

本発明は、電力変換回路の一部を構成する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を有する電力変換装置及びその製造方法に関する。

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と、車両に搭載された直流バッテリーとの間において、電力の変換を行うための電力変換装置がある。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いるが、これらの半導体モジュールは、そこに流れる被制御電流によって発熱する。特に近年、上記交流モータに要求される駆動力の上昇に伴って、被制御電流が大きくなり、半導体モジュールの発熱量が大きくなる傾向にある。

それゆえ、この発熱に伴う半導体モジュールの温度上昇を抑制する必要がある。そこで、電力変換装置９は、図２１、図２２に示すごとく、複数の半導体モジュール９２を冷却するための冷却器９３０を有する（特許文献１参照）。冷却器９３０は、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた複数の冷却管９３を連結してなる。

そして、電力変換装置９は、冷却管９３の間に半導体モジュール９２を挟持した半導体積層ユニット９４と、該半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに加圧する板バネ部材９６とを、フレーム９５内に収納してなる。

また、板バネ部材９６の両端部９６１は、フレーム９５内に配置した一対の支承ピン９７に係止させてある（図２１、図２２参照）。板バネ部材９６は、両端部９６１の内側部分が半導体積層ユニット９４側に凸の状態で湾曲しており、その中央部において、半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに押圧するように付勢された状態で配設されている。

上記電力変換装置９を組み立てるに当たっては、まず、フレーム９５内に半導体積層ユニット９４を配置する。また、該半導体積層ユニット９４における積層方向Ｘの一端であってフレーム９５内に、自由状態にある板バネ部材９６を配置する（図１７、図１８参照）。そして、板バネ部材９６の両端部９６１付近を押圧治具によって半導体積層ユニット９４へ向かって加圧することによって、板バネ部材９６を弾性変形させる。

所定量板バネ部材９６を弾性変形させた状態で、板バネ部材９６の両端部９６１とフレーム９５の内壁との間に支承ピン９７を積層方向Ｘに直交する方向から挿入する（図１９、図２０参照）。
次いで、板バネ部材９６の両端部９６１とフレーム９５の内壁との間に、支承ピン９７を介設することにより板バネ部材９６の付勢状態を維持する（図２１、２２参照）。この板バネ部材９６の付勢力によって半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに加圧する。

特開２００９−２７８０５号公報

しかしながら、上記板バネ部材９６の組み付けの際に、上述のごとく、自由状態にある板バネ部材９６、すなわち積層方向の寸法が大きい状態にある板バネ部材９６を半導体積層ユニット９４と共にフレーム９５内に配置するため、フレーム９５の寸法を大きくする必要がある。更には、上記板バネ部材９６の組み付けの際には、板バネ部材９６を弾性変形させるために用いる押圧治具９８もフレーム９５内に配置するため、フレーム９５の寸法を更に大きくする必要がある。その結果、電力変換装置９の大型化を招いてしまう。

また、板バネ部材９６とフレーム９５の内壁との間に支障ピン９７を配置するため、この支障ピン９７を配置するスペースについても、フレーム９５の寸法の拡大につながる。
その結果、電力変換装置９の大型化を招いてしまう。
また、板バネ９６を配置した後、板バネ９６とフレーム９５の内壁との支承ピン９７を配置する必要があるため、組み付け工数の増加という問題も生じる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、小型化が容易となり、生産性に優れる電力変換装置を提供しようとするものである。

第１の発明は、電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなる電力変換装置であって、
上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材が配されており、
上記フレームは、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記加圧部材の少なくとも一部を挿入するための挿入開口部を有し、
上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットを加圧する方向に付勢されたバネ部材と、該バネ部材における上記半導体積層ユニットと反対側に配設された押圧板とを有し、
上記加圧部材は、上記積層方向から見たとき上記バネ部材の少なくとも一部が上記挿入開口部の内側に配置され、上記押圧板が上記フレームに固定された状態で配設されており、
上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されており、
上記加圧部材は、上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間に配置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）。

第２の発明は、電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなり、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されている電力変換装置を製造する方法であって、
挿入開口部を有する上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの積層方向の一端を上記挿入開口部に対向させるように配置した後、
バネ部材と、該バネ部材の伸縮方向の一端に配設された押圧板とを有する加圧部材を、上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端における上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間に配置することによって、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧して上記フレーム内に保持し、
上記加圧部材を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に当たっては、上記バネ部材を上記挿入開口部から上記フレーム内に挿入するとともに、上記押圧板を上記半導体積層ユニットへ向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させた状態で、上記押圧板を上記フレームに固定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５）。

第３の発明は電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなり、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されている電力変換装置を製造する方法であって、
挿入開口部を有する上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの積層方向の一端を上記挿入開口部に対向させるように配置した後、
バネ部材と、該バネ部材の伸縮方向の一端に配設された押圧板と、他端に配設された圧接板とを有する加圧部材を、上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端における上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間に配置することによって、上記半導体積層ユニットを積層方向に加圧して上記フレーム内に保持し、
上記加圧部材を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に当たっては、上記圧接板と上記押圧板とを保持部材によって保持して上記バネ部材を圧縮した状態で、上記圧接板及び上記バネ部材を上記フレーム内に配置し、上記押圧板を上記挿入開口部
に配置すると共に上記フレームに固定した後、
上記保持部材による上記圧接板と上記押圧板との保持を解除することにより、上記バネ部材の付勢力を、上記圧接板を介して上記半導体積層ユニットに付与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６）。

第１の発明にかかる電力変換装置においては、上記フレームが、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記挿入開口部を有する。そのため、上記加圧部材を上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に配置する際に、上記積層方向における上記フレームの外側から半導体積層ユニットに上記バネ部材が当接するように上記加圧部材をフレームに取り付けることができる。

これにより、半導体積層ユニットをバネ部材が押圧する状態で、加圧部材をフレーム内に配設することができる。
このように、フレームの外側から半導体積層ユニットに向かって加圧部材を配設することができるため、加圧部材を押圧するための押圧治具を上記フレーム内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。

また、加圧部材による半導体積層ユニットへの加圧力の保持も、押圧板をフレームに固定することにより実現できるため、支承ピン等をフレーム内に配置する必要がない。
その結果、フレームの小型化を容易にして、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。

そして、電力変換装置への上記加圧部材の組み付けは、上記積層方向からの上記押圧板の押し込みと、該押圧板の上記フレームへの固定とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。その結果、生産性に優れた電力変換装置を得ることができる。

第２の発明にかかる電力変換装置の製造方法において、上記加圧部材を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に当たっては、上記バネ部材を上記挿入開口部から上記フレーム内に挿入するとともに、上記押圧板を上記半導体積層ユニットへ向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させる。そのため、加圧部材を押圧するための押圧治具をフレーム内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。

そして、上記バネ部材を圧縮変形させた状態で、上記押圧板を上記フレームに固定する。このように、電力変換装置への加圧部材の組み付けにあたっては、上記積層方向への押圧板の押し込みと、上記押圧板のフレームへの固定とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

また、加圧部材による半導体積層ユニットへの加圧力の保持も、上記押圧板をフレームに固定することにより実現できるため、支承ピン等を、フレーム内に配置する必要がない。それゆえ、フレームの体格を小さくすることができ、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。

第３の発明にかかる電力変換装置の製造方法において、上記加圧部材を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に当たっては、上記圧接板と上記押圧板とを保持部材によって保持して上記バネ部材を圧縮した状態（圧縮状態）に維持された上記加圧部材を、上記押圧板においてフレームに固定する。そのため、上記フレームへの加圧部材の取付けを容易に行うことができる。

そして、あとは上記保持部材による上記圧接板と上記押圧板との保持を解除することにより、上記加圧部材によって、バネ部材を積層方向に押圧できる。
そのため、加圧部材を押圧するための押圧治具をフレーム内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。

このように、電力変換装置への加圧部材の組み付けにあたっては、フレーム外におけるバネ部材の圧縮と、上記押圧板のフレームへの固定と、上記圧縮状態の解除とよって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

以上のごとく、本発明によれば、小型化が容易となり、生産性に優れた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。

実施例１における、電力変換装置の平面説明図。図１のＡ１視図。実施例１における、フレームの正面図。実施例１における、フレームの平面説明図。実施例１における、フレーム内に半導体積層ユニットを配置した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。実施例１における、フレーム内に加圧部材を配置して押圧した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。実施例１における、押圧後の加圧部材をフレーム内に固定した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。参考例１における、電力変換装置の平面説明図。図８のＡ２視図。参考例２における、電力変換装置の平面説明図。図１０のＡ３視図。参考例２における、圧縮状態に保持された加圧部材の断面説明図。参考例２における、フレーム内に半導体積層ユニットを配置した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。参考例２における、圧縮された加圧部材をフレーム内に配置する前の状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。参考例２における、圧縮された加圧部材のフレーム内固定後、かつ圧縮状態解除前の状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。参考例２における、圧縮された加圧部材のフレーム内固定後、かつ圧縮状態解除後の状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。従来例における、フレーム内に半導体積層ユニットを配置し、板バネ形状の加圧部材を配置した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。図１７のＢ−Ｂ断面説明図。従来例における、押圧後の加圧部材の両端部とフレームの間に支承ピンを配置した状態における電力変換装置の製造方法の平面説明図。図１９のＢ−Ｂ断面説明図。従来例における、電力変換装置の製造方法の平面説明図。図２１のＢ−Ｂ断面説明図。

第１の発明、第２の発明及び第３の発明において、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、直接密着していてもよいし、絶縁材等を介して密着していてもよい。

また、上記第１の発明において、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記積層方向に直交する方向のバネ板部材の寸法を小さくしやすい。
そのため、上記フレーム内における、バネ部材の設置スペースを縮小でき、フレームの小型化を図り、ひいては電力変換装置の一層の小型化を図ることができる。

また、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板を有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記加圧部材から上記冷却管への押圧力が上記圧接板を介することによって均一に伝わり、かつ上記加圧部材の上記冷却管に対する局部的な押圧による変形を防ぐことができる。

また、上記加圧部材は、上記バネ部材を圧縮した状態で上記圧接板と上記押圧板とを保持部材に保持させるための被保持部を有していてもよい（請求項４）。
この場合には、加圧部材を電力変換装置に組み付ける際に、上記圧接板と上記押圧板とを保持部材によって保持して上記バネ部材を圧縮して、加圧部材を圧縮状態に保つことができる。
そして、この上記加圧部材の圧縮状態の形成は上記フレームの外で行うことができるため、電力変換装置への加圧部材の組み付けを容易に行うことができる。

また、第２の発明において、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板を有することが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記加圧部材から上記冷却管への押圧力が上記圧接板を介することによって均一に伝わり、かつ上記加圧部材の上記冷却管に対する局部的な押圧による変形を防ぐことができる。

また、第２の発明又は第３の発明において、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネであることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記積層方向に直交する方向のバネ板部材の寸法を小さくしやすい。
そのため、上記フレーム内における、バネ部材の設置スペースを縮小でき、フレームの小型化を図り、ひいては電力変換装置の一層の小型化を図ることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図７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、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を冷却する冷却管３とを交互に積層してなる半導体積層ユニット４を、フレーム５内に収容してなる。

半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端には、該半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに加圧する加圧部材６が配されている。
フレーム５は、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に対向する位置に、加圧部材６の少なくとも一部を挿入するための挿入開口部５２を有する。
加圧部材６は、半導体積層ユニット４を加圧する方向に付勢されたバネ部材６１と、該バネ部材６における半導体積層ユニット４と反対側に配設された押圧板６２とを有する。
加圧部材６は、積層方向Ｘから見たときバネ部材６１が挿入開口部５２の内側に配置され、押圧板６２がフレーム５に固定された状態で配設されている。

図１に示すごとく、半導体積層ユニット４は半導体モジュール２と冷却管３とを交互に積層してなる。半導体モジュール２は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオードを内蔵してなる（図示略）。

複数の冷却管３は積層方向Ｘに直交する方向に長く、その長手方向（以下、この方向を適宜「横方向Ｙ」という。）の両端部において、隣り合う冷却管３同士が変形可能な連結管３２によって連結されて、１つの冷却器３０を構成している。
冷却器３０は、積層方向Ｘの一端（これを以下、適宜「前端」という。）に配された冷却管３における横方向Ｙの両端部に接続した冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２を有する。

これにより、冷媒導入管３３１から導入された冷却媒体は、連結管３２を適宜通り、各冷却管３に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管３を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール２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３２を適宜通り、冷媒排出管３３２に導かれ、冷却器３０から排出される。

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の冷媒を用いることができる。
冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２は、その先端側をフレーム５の外部に露出させている。

フレーム５は、積層方向Ｘ及び横方向Ｙの双方に直交する高さ方向の両側に開口していると共に、高さ方向から見た形状が略長方形状を有する。そして、この長方形状の一辺を構成する前板部５０３に、図４に示すごとく、その高さ方向の所定範囲にわたって形成された挿入開口部５２が配置している。挿入開口部５２は前板部５０３の横方向Ｙの中央位置に形成されている。また、挿入開口部５２は、半導体積層ユニット４の横方向Ｙの中央に向かって開口している。

電力変換装置１は、フレーム５の高さ方向の両側に蓋体を被せることによって、外殻となるケースを構成することもできるし、別途用意したケースにフレーム５ごと構成部品を収容して構成することもできる。すなわち前者の場合はフレーム５がケースの一部となり、後者の場合はフレーム５がケースの内部に収容されることとなる。

図３に示すとおり、前板部５０３の略中央には、挿入開口部５２が形成され、また冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２の形状に対応した凹状の係止部５０５が各々形成される。
また、挿入開口部５２の両側には押圧板６２を固定するための押圧板取付部５１が形成してある。押圧板取付部５１の略中央部には、固定用ボルト７が積層方向Ｘの外側から螺挿可能な形状のボルト取付孔５１０が形成される。

図２に示すとおり、加圧部材６は、積層方向Ｘから見たとき、バネ部材６１が挿入開口部５２の内側に配置され、押圧板６２がフレーム５に固定された状態で配設される。
図１に示すごとく、バネ部材６は螺旋状に形成されたコイルバネからなる。
また、加圧部材６は半導体積層ユニット４に当接する圧接板６３を有する。

図１に示すごとく、半導体積層ユニット４の前端面４２に、加圧部材６における圧接板６３が当接している。圧接板６３は例えば、炭素鋼からなり、十分な剛性を有すると共に半導体積層ユニット４の前端面４２に冷却管３に対して広い範囲で面接触している。これにより、加圧部材６が冷却管３を局部的に押圧することを防いで、冷却管３の変形を防いでいる。
冷却器３０はアルミニウム又はその合金からなる。フレーム５もアルニムウム又はその合金からなる。

電力変換装置１を組み立てるに当たっては、図５に示すごとく、挿入開口部５２を有するフレーム５に、半導体積層ユニット４を、該半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（前端面４２）を挿入開口部５２に対向させるように配置する。
次いで、図６に示すごとく、バネ部材６１と、該バネ部材６１の伸縮方向の一端に配設された押圧板６２とを有する加圧部材６を、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に配置することによって、半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに加圧してフレーム５内に保持する。

加圧部材６を半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（前端）に配置するに当たっては、バネ部材６１を挿入開口部５２からフレーム５内に挿入するとともに、押圧板６２を半導体積層ユニット４へ向かって押し込むことによって、バネ部材６１を圧縮変形させた状態で、押圧板６２をフレーム５に固定する。

半導体積層ユニット４をフレーム５内に配置する際に半導体積層ユニット４の後端面４３は、フレーム５の後板部５０２に対向させる。
また、半導体積層ユニット４に接続された冷媒導入管３３１と冷媒排出管３３２とを、フレーム５の係止部５０５に各々嵌合すると共に、フレーム５の外側へ突出させる。

その後、半導体積層ユニット４の前端面４２に圧接板６３が面接触し、バネ部材６１が挿入開口部５２の内側に位置し、押圧板６２が挿入開口部５２の外側（前方）に位置するように、加圧部材６を配置する。そして、フレーム５の挿入開口部５２の外側から押圧冶具８によって、加圧部材６における押圧板６２を積層方向Ｘに押圧して、押圧板取付部５１に当接するまで押圧板６２を移動させる（矢印Ｆ）。

このとき、加圧部材６におけるバネ部材６１が弾性変形し、その付勢力（復元力）が蓄えられる。
この状態において、固定ボルト７を、押圧板６２におけるボルト挿通孔６２０に挿通すると共に、押圧板取付部５１におけるボルト取付孔５１０に螺合することにより、押圧板６２を押圧板取付部５１に固定する。
次いで、押圧冶具８を外部側に離し、加圧部材６のフレーム５内への取付が完了する。
なお、押圧持具８には、固定ボルト７を通すための貫通孔８０が各々形成される。

以上により、本例に係る電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を冷却する冷却管３とを交互に積層してなる半導体積層ユニット４を、フレーム５内に収容してなる電力変換装置１を製造できる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
第１の発明にかかる電力変換装置１においては、フレーム５が、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に対向する位置に、挿入開口部５２を有する。そのため、加圧部材６を半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に配置する際に、積層方向Ｘにおけるフレーム５の外側から半導体積層ユニット４にバネ部材６１が当接するように加圧部材６をフレーム５に取り付けることができる。

これにより、半導体積層ユニット４をバネ部材６１が押圧する状態で、加圧部材６をフレーム５内に配設することができる。
このように、フレーム５の外側から半導体積層ユニット４に向かって加圧部材６を配設することができるため、加圧部材６を押圧するための押圧治具８をフレーム５内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム５内に押圧治具８を配置するためのスペースを設ける必要がない。

また、加圧部材６による半導体積層ユニット４への加圧力の保持も、押圧板６２をフレーム５に固定することにより実現できるため、支承ピン（図１９〜図２２の符号９７参照）等をフレーム５内に配置する必要がない。
その結果、フレーム５の小型化を容易にして、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。

そして、電力変換装置１への加圧部材６の組み付けは、積層方向Ｘからの押圧板６２の押し込みと、該押圧板６２のフレーム５への固定とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。その結果、生産性に優れた電力変換装置１を得ることができる。

また、バネ部材６１は、螺旋状に形成されたコイルバネであるため、積層方向Ｘに直交する方向のバネ部材６１の寸法を小さくしやすい。
そのため、フレーム５内における、バネ部材６１の設置スペースを縮小でき、フレーム５の小型化を図り、ひいては電力変換装置１の一層の小型化を図ることができる。

また、加圧部材６は、半導体積層ユニット４に当接する圧接板６３を有するため、加圧部材６から冷却管３への押圧力が圧接板６３を介することによって均一に伝わり、かつ加圧部材６の冷却管３に対する局部的な押圧による変形を防ぐことができる。

以上のごとく、本例によれば、小型化が容易となり、生産性に優れた電力変換装置１を提供することができる。

（参考例１）
本例は、図８、図９に示すごとく、固定用ボルト７の締結位置を押圧板６２及びフレーム５の上面において配置した例である。
ここで、本例では、押圧板取付部５１及び挿入開口部５２はフレーム５における後板部５０２に形成される。
そして、本例の場合においては、フレーム５における押圧板取付部５１の位置及び挿入開口部５２の位置は、フレーム５における後板部５０２から外側に突出して形成される。

図９に示すごとく、押圧板６２におけるボルト挿通孔６２０は押圧板６２の上面に位置し、押圧板取付部５１におけるボルト取付孔５１０の位置も、押圧板取付部５１の上面に形成される。
押圧板６２は、高さ方向の上端部から横方向Ｙの両側に突出した突出部６３０が一対形成され、該突出部６３０には高さ方向に貫通したボルト挿通孔６２０が形成されている。
また、押圧板取付部５１においては、突出部６３０を載置可能な載置面５２０が形成され、該載置面５２０から高さ方向にボルト取付孔５１０が形成されている。

図８に示されるように、本例の場合においては、半導体積層ユニット４のフレーム５内への取り付けに際し、半導体積層ユニット４の前端面４２をフレーム５の前板部５０３に対向させる。
そして、加圧部材６を半導体積層ユニット４の後端面４３に配置する。

具体的には、半導体積層ユニット４の後端面４３と、加圧部材６における圧接板６３とを面接触させた状態で、フレーム５の挿入開口部５２の外側から押圧冶具（図示略）によって、加圧部材６における押圧板６２を積層方向Ｘに押圧して移動させる。

そして、載置面５２０に突出部６３０が載置される状態まで、押圧板６２を押し込んだ後、ボルト挿通孔６２０とボルト取付孔５１０の位置を一致させる。
この状態において固定用ボルト７を、押圧板６２におけるボルト挿通孔６２０に挿通すると共に、押圧板取付部５１におけるボルト取付孔５１０に螺合することにより、押圧板６２を押圧板取付部５１に固定する。

次いで、押圧冶具（図示略）を外部側に離し、加圧部材６のフレーム５への取付が完了する。
これにより、加圧部材６によって半導体積層ユニット４を加圧した状態の電力変換装置１が得られる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、押圧板取付部５１の位置が、後板部５０２よりも外側に突出して形成されことにより、後板部５０２と半導体積層ユニット４の後端面４３との間の距離を縮小することが可能になる。
その結果、バネ部材６１の両脇におけるフレーム５内のスペースを小さくして、電力変換装置１の小型化を図ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（参考例２）
本例は、図１０〜図１６に示すごとく、第３の発明に係る電力変換装置１の製造方法の参考例である。
なお、最終的に得られる電力変換装置１の構成（図１０、図１１）は参考例１（図８、図９）と略同様である。

本例においては、図１３に示すごとく、まず実施例１、参考例１と同様に、挿入開口部５２を有するフレーム５に、半導体積層ユニット４を、該半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（後端面４３）を挿入開口部５２に対向させるように配置する。
そして、図１６に示すごとく、加圧部材６を、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（後端）に配置することによって、半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに加圧してフレーム５内に保持する。

加圧部材６を半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（後端）に配置するに当たっては、図１４、図１５に示すごとく、圧接板６３と押圧板６２とを保持部材６４によって保持してバネ部材６１を圧縮した状態（圧縮状態）で、圧接板６３及びバネ部材６１をフレーム５内配置し、押圧板６２を挿入開口部５２に配置すると共に、フレーム５に固定する。

その後、図１６に示すごとく、保持部材６４による圧接板６３と押圧板６２との保持を解除することにより、バネ部材６１の付勢力を、圧接板６３を介して半導体積層ユニット４に付与する。
これにより、半導体積層ユニット４を、フレーム５内に収容してなる電力変換装置１を製造することができる。

本例において、図１２に示すごとく、加圧部材６は、バネ部材６１を圧縮した状態で、圧接板６３と押圧板６２とを保持部材６４に保持させるための被保持部６４０を有する。ここで、保持部材６４はボルトからなり、被保持部６４０はボルト（保持部材６４）と螺合する雌ネジからなる。
保持部材６４は押圧板６２のボルト挿通孔６２０に挿通されると共に、コイルバネからなるバネ部材６１の内側を通り、圧接板６３の被保持部６４０に螺合される。
その他は、参考例１と同様である。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の電力変換装置１の製造方法において、加圧部材６を半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に配置するに当たっては、上記圧縮状態に維持された加圧部材６を押圧板６２においてフレーム５に固定する。そのため、フレーム５への加圧部材６の取付けを容易に行うことができる。

そして、あとは、保持部材６４による圧接板６３と押圧板６２との保持を解除することにより、加圧部材６によって、バネ部材６１を積層方向Ｘに押圧できる。
そのため、加圧部材６を押圧するための押圧治具８をフレーム５内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム５内に押圧治具８を配置するためのスペースを設ける必要がない。

このように、電力変換装置１への加圧部材６の組み付けにあたっては、フレーム５外におけるバネ部材６１の圧縮と、押圧板６２のフレーム５への固定と、圧縮状態の解除とよって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。

また、加圧部材６による半導体積層ユニット４への加圧力の保持も、押圧板６２をフレーム５に固定することにより実現できるため、支承ピン（図１９〜図２２の符号９７参照）等を、フレーム５内に配置する必要がない。それゆえ、フレーム５の体格を小さくすることができ、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１電力変換装置
２半導体モジュール
３冷却管
４半導体積層ユニット
５フレーム
５２挿入開口部
６加圧部材
６１バネ部材
６２押圧板

Claims

電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなる電力変換装置であって、
上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材が配されており、
上記フレームは、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記加圧部材の少なくとも一部を挿入するための挿入開口部を有し、
上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットを加圧する方向に付勢されたバネ部材と、該バネ部材における上記半導体積層ユニットと反対側に配設された押圧板とを有し、
上記加圧部材は、上記積層方向から見たとき上記バネ部材の少なくとも一部が上記挿入開口部の内側に配置され、上記押圧板が上記フレームに固定された状態で配設されており、
上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されており、
上記加圧部材は、上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間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１に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネであることを特徴とする電力変換装置。
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板を有す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、上記加圧部材は、上記バネ部材を圧縮した状態で上記圧接板と上記押圧板とを保持部材に保持させるための被保持部を有することを特徴とする電力変換装置。
電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなり、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されている電力変換装置を製造する方法であって、
挿入開口部を有する上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの積層方向の一端を上記挿入開口部に対向させるように配置した後、
バネ部材と、該バネ部材の伸縮方向の一端に配設された押圧板とを有する加圧部材を、上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端における上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間に配置することによって、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧して上記フレーム内に保持し、
上記加圧部材を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に当たっては、上記バネ部材を上記挿入開口部から上記フレーム内に挿入するとともに、上記押圧板を上記半導体積層ユニットへ向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させた状態で、上記押圧板を上記フレームに固定することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
電力変換回路の一部を構成する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を、フレーム内に収容してなり、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端には、上記冷却管へ冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却管から冷却媒体を排出する冷媒排出管とが上記積層方向の同一方向へ突出形成されている電力変換装置を製造する方法であって、
挿入開口部を有する上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの積層方向の一端を上記挿入開口部に対向させるように配置した後、
バネ部材と、該バネ部材の伸縮方向の一端に配設された押圧板と、他端に配設された圧接板とを有する加圧部材を、上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端における上記冷媒導入管と上記冷媒排出管との間に配置することによって、上記半導体積層ユニットを積層方向に加圧して上記フレーム内に保持し、
上記加圧部材を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に当たっては、上記圧接板と上記押圧板とを保持部材によって保持して上記バネ部材を圧縮した状態で、上記圧接板及び上記バネ部材を上記フレーム内に配置し、上記押圧板を上記挿入開口部
に配置すると共に上記フレームに固定した後、
上記保持部材による上記圧接板と上記押圧板との保持を解除することにより、上記バネ部材の付勢力を、上記圧接板を介して上記半導体積層ユニットに付与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に記載の電力変換装置において、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板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５〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネであることを特徴とする電力変換装置の製造方法。