CN112074948B - 紧固结构体及使用紧固结构体的电力转换装置 - Google Patents

紧固结构体及使用紧固结构体的电力转换装置 Download PDF

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Abstract

本申请包括：一侧载置有被固定部件(2)的被紧固部件(1)；配置于所述被固定部件(2)的与被紧固部件相反的一侧的按压用板簧部件(5)；朝所述按压用板簧部件(5)的长边方向中心部的端部外侧伸展，并且形成有通孔(7)的支承件(6)；设置于所述支承件(6)，并朝所述被紧固部件(1)一侧弯折的支柱件(8)；设置于所述被紧固部件(1)，并配置成与所述支承件(6)的所述通孔(7)的位置保持同一轴心的形态的固定用螺纹孔(9)；以及插通于所述支承件(6)的所述通孔(7)，并螺合于所述固定用螺纹孔(9)的固定用螺钉(10)。

Description

紧固结构体及使用紧固结构体的电力转换装置
技术领域
本申请涉及通过板簧部件将载置于被紧固部件的被固定部件固定的紧固结构体及使用紧固结构体的电力转换装置。
背景技术
在以往的紧固结构体中，例如由树脂密封有半导体元件的半导体模块构成的被固定部件例如载置于由散热器构成的被紧固部件上。在由半导体模块构成的被固定部件的中央部设置有螺纹通孔，在由散热器构成的被紧固部件的与被固定部件的螺纹通孔对应的位置设置有螺纹孔。
屋顶(pent roof)型截面形状的按压用板簧部件配置于由半导体模块构成的被固定部件的与被紧固部件相反的一侧，并在与被固定部件的螺纹通孔对应的位置设置有螺纹通孔。而且，对按压用板簧部件进行加强的加强梁设置于按压用板簧部件上的沿按压用板簧部件的长边方向的中央部处。在加强梁的与被固定部件的螺纹通孔对应的位置也设置有螺纹通孔。
上述组装中，以使由散热器构成的被紧固部件的螺纹孔与由半导体模块构成的被固定部件、按压用板簧部件和加强梁的各螺纹通孔位置对准的方式，将由半导体模块构成的被固定部件、按压用板簧部件和加强梁载置于由散热器构成的被紧固部件上，并通过固定用螺钉以规定的载荷紧固，从而将被固定部件固定于被紧固部件。
此时，在固定用螺钉的紧固力被按压用板簧部件的挠曲而分散，使按压用板簧部件完全压缩时，能将期望的均匀的载荷施加于被固定部件。这是将按压用板簧部件的截面形状设为屋顶型所产生的效果。而且，通过使用加强梁，能补充按压用板簧部件的弯曲刚性，能更均匀地将按压用板簧部件按压于被固定部件(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005－235992号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述现有的紧固结构体中，存在在被固定部件的中央部设置有螺纹通孔而使被固定部件大型化的问题。而且，需要对应被固定螺纹通孔在被紧固部件设置螺纹孔，并在按压用板簧部件和加强梁分别设置通孔，而且存在螺纹孔与各螺纹通孔的位置对准需要大量的工夫的问题。
即，存在如下的问题，即需要将固定用螺钉插入加强梁的通孔，接着，对固定用螺钉的位置进行调节并插入按压用板簧部件的通孔，并且，对固定用螺钉的位置进行调节并插入被固定部件的通孔，接着，对固定用螺钉的位置进行调节并螺合进入被紧固部件的螺纹孔。
此外，在不经由被固定部件进行螺纹紧固的情况下，需要对按压用板簧部件和加强梁进行支撑的衬套等支柱部件。或者，需要从被紧固部件一侧竖立轴套，从而存在需要增加部件个数和确保支柱部件的空间的问题。
本申请对用于解决上述这种技术问题的技术进行公开，其目的在于提供一种紧固结构体，能在被固定部件不设置螺纹通孔的情况下，在有限的空间内，在不增加部件个数的情况下通过按压用板状弹簧部件将被固定部件固定于被紧固部件。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所公开的紧固结构体包括：被紧固部件，在所述被紧固部件的一侧载置有被固定部件；按压用板簧部件，所述按压用板簧部件配置于所述被固定部件的与被紧固部件相反的一侧；支承件，所述支承件朝所述按压用板簧部件的长边方向中心部的端部外侧伸展，并且形成有通孔；支柱件，所述支柱件设置于所述支承件，并朝所述被紧固部件一侧弯折；固定用螺纹孔，所述固定用螺纹孔设置于所述被紧固部件，并配置成与所述支承件的所述通孔的位置保持同一轴心的形态；以及固定用螺钉，所述固定用螺钉插通于所述支承件的所述通孔，并螺合于所述固定用螺纹孔。
发明效果
根据本申请公开的紧固结构体，能获得一种紧固结构体，该紧固结构体能在被固定部件不设置螺纹通孔的情况下将被固定部件固定于被紧固部件。
附图说明
图1是表示实施方式1的紧固结构体的分解立体图。
图2是从被固定部件一侧观察实施方式1的紧固结构体的按压用板簧部件的主视图。
图3是表示实施方式2的紧固结构体的主要部分的主要部分放大立体图。
图4是表示实施方式2的紧固结构体的侧视图。
图5是表示实施方式2的紧固结构体的立体图。
图6是表示实施方式3的紧固结构体的分解立体图。
图7是从被固定部件一侧观察实施方式3的紧固结构体的按压用板簧部件的主视图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示实施方式1的紧固结构体的分解立体图。图2是从被固定部件一侧观察实施方式1的紧固结构体的按压用板簧部件的主视图。
例如，在由散热器构成的被紧固部件(以下，称为“散热器”)1的一侧的面上载置有例如由树脂密封有半导体元件的半导体模块构成的被固定部件(以下，称为“半导体模块”)2。半导体模块2被散热器1冷却。在半导体模块2设置有电源端子3和控制端子4。
在半导体模块2的与散热器相反的一侧配置有按压用板簧部件5，上述按压用板簧部件5与上述以往技术相同呈屋顶型截面形状。设置支承件6，上述支承件6朝按压用板簧部件5的长边方向中心部的端部5a、5b的外侧伸展并且形成有通孔7，支承件6和按压用板簧部件5由一体结构体构成。而且，按压用板簧部件5的与长边方向正交的侧部5c、5d朝比按压用板簧部件5的长边方向中心部更靠半导体模块2一侧倾斜，并通过上述倾斜结构在按压用板簧部件5产生弹簧力。
在一体设置于按压用板簧部件5的支承件6设置有朝散热器1一侧弯折的支柱件8。支柱件8配置于支承件6的通孔7的周围、即后述的固定用螺钉的外侧，支柱件8的弯折的前端部抵接于散热器1的面上。此外，通过设置支柱件8，能利用固定用螺钉紧固时的轴力来防止固定用螺钉朝外侧倾倒。
在散热器1以与支承件6的通孔7的位置保持同一轴心的形态配置有固定用螺纹孔9。固定用螺钉10插通于支承件6的通孔7，并螺合于散热器1的固定用螺纹孔9，半导体模块2在按压用板簧部件5的弹簧力的作用下固定于散热器1。
在按压用板簧部件5中，在按压用板簧部件5的与半导体模块相反的一侧，在按压用板簧部件5的长边方向中心部的端部5a与端部5b之间设置有凸状的肋部11。上述凸状的肋部11例如是通过将按压用板簧部件5的长边方向中心部的半导体模块一侧加工成凹状，而使按压用板簧部件5的长边方向中心部的与半导体模块相反的一侧形成为凸状。
如此，通过利用与按压用板簧部件5构成为一体结构体的肋部11使按压用板簧部件5的按压力在螺钉紧固方向上变得均匀，并且将肋部11朝与半导体模块2相反的方向设置成凸状，从而在紧固固定用螺钉10时，使得按压用板簧部件5的压缩时的高度方向上的间隙管理变得容易。
将半导体模块2载置于散热器1上，并将按压用板簧部件5载置于半导体模块2上。在紧固固定用螺钉10之前，按压用板簧部件5的侧部5c、5d与半导体模块2抵接，按压用板簧部件5的长边方向中心部处于与半导体模块2的面稍稍分开的状态。一体设置于按压用板簧部件5的支承件6也处于与半导体模块2的面稍稍分开的状态。
在上述这种状态下，通过将固定用螺钉10插通支承件6的通孔7，并将固定用螺钉10拧紧于散热器1的固定用螺纹孔9，从而使按压用板簧部件5的长边方向中心部和支承件6与半导体模块2的面抵接。
此时，在固定用螺钉10的紧固力被按压用板簧部件5的挠曲而分散，使按压用板簧部件5完全压缩时，能将期望的均匀的载荷施加于半导体模块2。这是将按压用板簧部件5的截面形状设为屋顶型所产生的效果。此外，通过与按压用板簧部件5构成为一体结构体的肋部11，能补充按压用板簧部件5的弯曲刚性，能更均匀地将按压用板簧部件5按压于半导体模块2。
如上所述，根据本申请实施方式1，在半导体模块2、按压用板簧部件5和肋部11并未设置通孔，按压用板簧部件5与肋部11为一体结构体，从而无需向上述的以往技术那样设置与按压用板簧部件不同的结构体、即加强梁，能减少部件个数，且能减少加工作业，能获得经济性优异的紧固结构体。
此外，在朝按压用板簧部件5的长边方向中心部的端部5a、5b的外侧伸展的支承件6上设置通孔7，并在与该通孔7对应的位置的散热器1上设置固定用螺纹孔9，因此，能通过目视容易地将固定用螺钉10插通通孔7并将其拧紧于散热器1的固定用螺纹孔9，因此，能通过按压用板簧部件5简单地将半导体模块2固定于散热器1，能实现固定作业的效率化。
实施方式2
图3是表示实施方式2的紧固结构体的主要部分的主要部分放大立体图。图4是表示实施方式2的紧固结构体的侧视图。图5是表示实施方式2的紧固结构体的立体图。
在本实施方式2中，在与按压用板簧部件5一体设置的支承件6设置有定位用突起件12，该定位用突起件12朝散热器1一侧弯折，并进行与散热器1的定位。定位用突起件12与设置于散热器1的卡合孔13卡合。
如此，根据本实施方式2，除了上实施方式1的效果之外，还能产生如下效果，即通过使设置于按压用板簧部件5的支承件6的定位用突起件12与设置于散热器1的卡合孔13卡合，能可靠地进行零件彼此的定位和止转。
此外，定位用突起件12通过设置于按压用板簧部件5的对角位置，从而无论按压用板簧部件5的方向如何均能进行组装，能实现组装性的提高。
实施方式3
图6是表示实施方式3的紧固结构体的主要部分的主要部分放大侧视图。图7是从下方观察实施方式3的紧固结构体的主要部分的图。
在本实施方式3中示出了在散热器1的长边方向上成列配置有多个半导体模块2的情况，例如在长边方向上成列配置有三个半导体模块2。
按压用板簧部件5也同样采用如下结构，即在长边方向上成列配置多个，并使按压用板簧部件5的支承件6的中间部彼此之间成为一体而共用，在共用的支承件6的间距中央处设置通孔7，并在共用的支承件6的间距中央处设置支柱件8，因此，能实现间距之间的缩小。
此外，采用在与间距中央处的通孔7对应的散热器1的位置设置螺纹孔9的结构，因此，能使按压用板簧部件5或固定用螺钉10的部件个数相对于半导体模块2的数量得到削减。
在本实施方式3中，虽然对配置有三个按压用板簧部件和半导体模块的情况进行了叙述，但并不局限于三个，也可以采用两个或四个以上的半导体模块成列配置，按压用板簧部件也配置两个或四个以上的结构，并产生相同的效果。
此外，在各实施方式的按压用板簧部件的材料使用不锈钢(SUS)材料，因此，在被固定部件为半导体模块时，能获得作为抑制噪声用的噪声遮蔽板的屏蔽效果。
另外，在各实施方式中对将被固定部件设为半导体模块的情况进行了叙述，但被固定部件也可以采用自己发热、从而需要冷却的电抗器等被固定部件。
通过将上述各实施方式中的任一个用于电力转换装置，能产生与各实施方式相同的效果。
本申请记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能单独或以各种组合的方式应用于实施方式。
因此，未被例示的无数变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包含对至少一个结构要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，另外包含将至少一个结构要素抽出并与其它实施方式的结构要素组合的情况。
(工业上的可利用性)
本申请在下述紧固结构体的实现中较为优选，所述紧固结构体能在被固定部件不设置螺纹通孔的情况下，通过按压用板簧部件将被固定部件固定于被紧固部件。
(符号说明)
1被紧固部件；2被固定部件；5按压用板簧部件；6支承件；7通孔；8支柱件；9通孔；10固定用螺钉；11肋部；12定位用突起件；13卡合孔。

Claims (10)

1.一种紧固结构体，其特征在于，包括：
被紧固部件，在所述被紧固部件的一侧载置有被固定部件；
按压用板簧部件，所述按压用板簧部件配置于所述被固定部件的与被紧固部件相反的一侧；
支承件，所述支承件朝所述按压用板簧部件的长边方向中心部的端部外侧伸展，并且形成有通孔；
支柱件，所述支柱件设置于所述支承件，并朝所述被紧固部件一侧弯折；
固定用螺纹孔，所述固定用螺纹孔设置于所述被紧固部件，并配置成与所述支承件的所述通孔的位置保持同一轴心的形态；以及
固定用螺钉，所述固定用螺钉插通于所述支承件的所述通孔，并螺合于所述固定用螺纹孔。
2.如权利要求1所述的紧固结构体，其特征在于，
所述支柱件配置于所述支承件的所述通孔的周围，弯折的前端部与所述被紧固部件抵接。
3.如权利要求1或2所述的紧固结构体，其特征在于，
所述按压用板簧部件的所述支承件设置有与所述被紧固部件进行定位的定位用突起件，在所述被紧固部件设置有供所述定位用突起件卡合的卡合孔。
4.如权利要求1至3中任一项所述的紧固结构体，其特征在于，
在所述按压用板簧部件中，在所述按压用板簧部件的与被固定部件相反的一侧，于所述按压用板簧部件的长边方向中心部的端部之间设置有凸状的肋部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的紧固结构体，其特征在于，
所述按压用板簧部件由不锈钢材料构成。
6.如权利要求1所述的紧固结构体，其特征在于，
所述被固定部件在长边方向上被成列地配置多个，所述按压用板簧部件和所述支承件在长边方向上被成列地配置多个。
7.如权利要求6所述的紧固结构体，其特征在于，
所述按压用板状部件和所述支承件在长边方向上被成列地一体化。
8.如权利要求1至7中任一项所述的紧固结构体，其特征在于，
所述被固定部件是树脂密封有半导体元件的半导体模块。
9.如权利要求1至8中任一项所述的紧固结构体，其特征在于，
所述被紧固部件是散热器。
10.一种电力转换装置，其特征在于，
使用权利要求1至9中任一项所述的紧固结构体。
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