JP2011167028A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が容易となり、生産性に優れ、かつ部品点数を低減することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】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積層ユニット４をケース５内に収容してなる電力変換装置１。半導体積層ユニットの積層方向の端部には、半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材６が配されている。加圧部材は、半導体積層ユニットを押圧するユニット押圧部６１１と、ケース内の支承部５１に支承されると共に支承部を半導体積層ユニットと反対側に押圧する被支承部６１２とを有する。ユニット押圧部及び被支承部には、積層方向に直交する方向へ冷却管よりも突出した第１突出部６２１及び第２突出部６２２がそれぞれ連続形成されている。第１突出部と第２突出部とを相対的に移動させることによって、ユニット押圧部と被支承部との間の距離を小さくすることができる。
【選択図】図１

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１８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を積層方向に加圧する加圧部材９６とを、ケース９５内に収納してなる。

また、加圧部材９６の両端部９６１は、ケース９５内に配置した一対の支承ピン９７に係止させてある。加圧部材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。

上記加圧部材９６を電力変換装置９に組み付けるに当たっては、まず、ケース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における積層方向の一端であってケース９５内に、自由状態にある加圧部材９６を配置する。そして、加圧部材９６の両端部９６１付近を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、加圧部材９６を弾性変形させる。
所定量加圧部材９６を弾性変形させた状態で、加圧部材９６の両端部９６１とケース９５の内壁との間に、支承ピン９７を介設することにより加圧部材９６の付勢状態を維持する。この加圧部材９６の付勢力によって半導体積層ユニット９４を積層方向に加圧する。

特開２００６−１５７０４２号公報 特開２００７−１６６８１９号公報

しかしながら、上記加圧部材９６の組み付けの際に、上述のごとく、自由状態にある加圧部材９６、すなわち積層方向の寸法が大きい状態にある加圧部材９６を半導体積層ユニット９４と共にケース９５内に配置するため、ケース９５の寸法を大きくする必要がある。更には、上記加圧部材９６の組み付けの際には、加圧部材９６を弾性変形させるために用いる治具もケース９５内に配置するため、ケース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、加圧部材９６を配置した後、加圧部材９６とケース９５の内壁との間に支承ピン９７を配置する必要があるため、部品点数の上昇、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、かつ部品点数を低減することができる電力変換装置を提供しようとするものである。

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両主面から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、ケース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端部には、該半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配されており、
該加圧部材は、上記半導体積層ユニットを押圧するユニット押圧部と、上記ケース内の支承部に支承されると共に該支承部を上記半導体積層ユニットと反対側に押圧する被支承部とを有し、
上記ユニット押圧部及び上記被支承部には、積層方向に直交する方向へ上記冷却管よりも突出した第１突出部及び第２突出部がそれぞれ連続形成されており、
上記第１突出部と上記第２突出部とを相対的に移動させることによって、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を小さくすることが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にある（請求項１）。

上記電力変換装置においては、上記加圧部材が上記第１突出部及び上記第２突出部を有する。そして、上記第１突出部と上記第２突出部とを相対的に移動させることによって、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を小さくすることができるよう構成されている。これにより、ケース内における加圧部材を配置するスペースが小さくても、加圧部材を容易に電力変換装置に組み付けることができる。

すなわち、加圧部材を電力変換装置に組み付ける際には、例えば、上記第１突出部及び上記第２突出部を治具によって相対的に移動させて、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を、ケース内における加圧部材を配置するスペースよりも小さくしておく。そして、加圧部材を、ケース内における上記支承部と半導体積層ユニットとの間に配置した後、治具を外す。これにより、上記ユニット押圧部と上記被支承部とが互いに離れる方向へ付勢された状態で、加圧部材がケース内の支承部（例えばケースの内壁）と半導体積層ユニットとの間に配置される。

上述のごとく、上記加圧部材は、上記第１突出部及び上記第２突出部を有し、上記第１突出部と上記第２突出部とを相対的に移動させることによって、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を小さくすることができる。そのため、上記ユニット押圧部及び上記被支承部が、上記半導体積層ユニットと上記支承部との間に配置された状態においても、上記第１突出部及び上記第２突出部は上記半導体積層ユニットと上記支承部との間からオフセットされた位置に配置される。つまり、この状態においても、治具は半導体積層ユニットと上記支承部との間からオフセットされた位置に配置される。それゆえ、半導体積層ユニットと支承部との間の隙間を特に広げる必要もなく、ケースを大きくする必要がない。

また、上記のごとく、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を小さくした状態で、ケース内の所定の隙間に加圧部材を配置するため、該所定の隙間すなわち半導体積層ユニットと支承部との間の隙間を小さくしておくことができる。
また、このように、ケースの内部で加圧部材を自由状態から弾性変形状態へ変形させる必要がないため、加圧部材をケース内に配置した後に、改めて加圧部材を支承する支承ピンを配置する必要もない。それゆえ、部品点数及び製造工数を低減することができる。

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、かつ部品点数を低減することができる電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の断面説明図であって、図２のＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例１における、電力変換装置の平面説明図。 実施例１における、加圧部材の部分斜視図。 実施例１における、加圧部材の断面図。 実施例１における、加圧部材を半導体積層ユニットとケースの支承部との間の隙間に配置する直前の説明図。 実施例１における、加圧部材を半導体積層ユニットとケースの支承部との間の隙間に配置したときの説明図。 実施例２における、電力変換装置の断面説明図であって、図８のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例２における、電力変換装置の平面説明図。 実施例３における、加圧部材の部分斜視図。 実施例３における、電力変換装置の断面説明図 実施例４における、電力変換装置の平面説明図。 実施例５における、電力変換装置の断面説明図であって、図１３のＣ−Ｃ線矢視断面図。 実施例５における、電力変換装置の平面説明図。 実施例６における、電力変換装置の平面説明図。 図１４のＤ−Ｄ線矢視断面図。 実施例６における、当接プレートの後面図。 実施例６における、板バネの後面図。 背景技術における、電力変換装置の平面説明図。

本発明（請求項１）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、上記加圧部材は、解放部を一部に有する環状に形成された環状バネ部を有し、該環状バネ部の外周面に上記ユニット押圧部及び上記被支承部が形成されており、上記第１突出部及び上記第２突出部は、上記環状バネ部における上記解放部に対向する一対の解放端から外方へ突出して形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記第１突出部と上記第２突出部とを相対的に移動させたとき、その変位が上記環状バネ部の全体に均一に伝わりやすい。そのため、第１突出部と第２突出部とにおける操作によって、ユニット押圧部と被支承部との間の距離を容易かつ安定して変動させやすい。その結果、加圧部材を電力変換装置に組み付けやすくなる。

また、上記ユニット押圧部は平面部を有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記半導体積層ユニットの端面すなわち冷却管の主面に対して、ユニット押圧部による押圧力が上記平面部において付与されることとなる。それゆえ、冷却管の変形を効果的に防止することができる。更には、加圧部材と冷却管との間における、加圧力を分散させるための補強板を廃止することも可能となり、部品点数の少なくすることも可能である。

また、上記被支承部は平面部を有することが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記ケースにおける支承部に対して、被支承部の押圧力が平面部において付与されることとなるため、支承部の変形を効果的に防ぐことができる。

また、上記加圧部材は、螺旋状に形成されたコイルバネによって構成されており、該コイルバネの伸縮方向の一端に上記ユニット押圧部及び上記第１突出部が形成され、上記コイルバネの伸縮方向の他端に上記被支承部及び上記第２突出部が形成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、上記コイルバネを上記加圧部材に用いた電力変換装置において、小型化が容易となり、生産性が向上し、かつ部品点数を低減することができる。

また、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に複数個並列配置されていてもよい（請求項６）。
この場合には、上記半導体積層ユニットの寸法や形状に応じて、加圧部材の配設数を変更することによって、１種類の加圧部材を用いて、種々の寸法及び形状の電力変換装置に対応することができる。その結果、電力変換装置の生産性を向上させることができる。
また、個々の加圧部材の付勢力を小さくすることができるため、組み付け時における加圧部材の弾性変形を容易に行うことができる。その結果、電力変換装置への加圧部材の組み付け性を向上させることができる。

また、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端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板バネとからなり、上記当接プレートに上記ユニット押圧部及び上記第１突出部がそれぞれ形成され、上記板バネに上記被支承部及び上記第２突出部がそれぞれ形成されていてもよい（請求項７）。
この場合には、上記板バネを上記加圧部材の一部に用いた電力変換装置において、小型化が容易となり、生産性が向上し、かつ部品点数を低減することができる。

（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６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１、図２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を両主面から冷却する冷却管３とを交互に積層してなる半導体積層ユニット４を、ケース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の端部には、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。
加圧部材６は、半導体積層ユニット４を押圧するユニット押圧部６１１と、ケース５内の支承部５１に支承されると共に該支承部５１を半導体積層ユニット４と反対側に押圧する被支承部６１２とを有する。

図１、図３、図４に示すごとく、ユニット押圧部６１１及び被支承部６１２には、積層方向に直交する方向へ冷却管３よりも突出した第１突出部６２１及び第２突出部６２２がそれぞれ連続形成されている。
加圧部材６は、図４、図５に示すごとく、第１突出部６２１と第２突出部６２２とを相対的に移動させることによって、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ａ、ｂ）を小さくすることができるよう構成されている。

加圧部材６は、解放部６０を一部に有する環状に形成された環状バネ部６１を有し、該環状バネ部６１の外周面にユニット押圧部６１１及び被支承部６１２が形成されている。第１突出部６２１及び第２突出部６２２は、環状バネ部６１における解放部６０に対向する一対の解放端から外方へ突出して形成されている。
図３に示すごとく、加圧部材６は、ばね鋼材等の金属板を曲げ加工して、上記環状バネ部６１と第１突起部６２１及び第２突起部６２２とを形成することにより得られたものである。

図１、図２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、一つの冷却器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、その先端側をケース５の外部に露出させている。
ケース５は、略長方形状の底板部５０１と、該底板部５０１の四辺からそれぞれ略垂直に立設された前板部５０２、後板部５０３、及び一対の側板部５０４とからなる。底板部５０１に対向するケース５の開口面は、電力変換装置１の完成時においては蓋で覆われるが、図ではこの蓋を省略している。
そして、加圧部材６は、後板部５０３と半導体積層ユニット４との間に配置される。つまり、後板部５０３の内側面が上記支承部５１となる。

ケース５は、前板部５０２から内側に向って形成された内部構造体５２０を設けてなる。内部構造体５２０は、冷媒導入管３３１と冷媒排出管３３２との間のスペースに配置され、該内部構造体５２０には例えばリアクトル等の電子部品が収容されている。
内部構造体５２０は、後板部５０３の内側面すなわち支承部５１と平行な前方平面部５２を有する。

半導体積層ユニット４の前端面４２は、前方平面部５２に当接している。また、半導体モジュール４の後端面４３には、平板状の補強板４１が面接触した状態で配置されており、該補強板４１とケース５の後板部５０３との間に加圧部材６が配設されている。
これにより、半導体積層ユニット４は、ケース５における前方平面部５２と補強板４１との間で、加圧部材６によって積層方向Ｘに圧縮されている。

補強板４１は、例えば炭素鋼からなり、充分な剛性を有するとともに、半導体積層ユニット４の後端面４３における冷却管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。ケース５もアルミニ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、半導体積層ユニット４をケース５内の所定の位置に配置する。このとき、半導体積層ユニット４の前端面４２を前方平面部５２に接触させると共に、後端面４３をケース５の後板部５０３（支承部５１）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、ケース５の外側へ突出させる。
また、半導体積層ユニット４の後端面４３に、補強板４１を配置する。

次いで、加圧部材６を、半導体積層ユニット４の後端面４３に配置した補強板４１とケース５の後板部５０３（支承部５１）との間の隙間５３に配置する。なお、補強板４１の配置は、加圧部材６を配置した後でもよいし、同時でもよい。

具体的には、図５に示すごとく、加圧部材６における第１突出部６２１と第２突出部６２２とを、把持治具７１によって互いに近づく方向へ移動させる。これにより、加圧部材６における環状バネ部６１が変形し、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２とが互いに近付き、両者の間の距離（幅ｂ）が小さくなる。このとき、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の幅ｂが、上記隙間５３の幅ｃよりも小さくなるまで加圧部材６を弾性変形させる。

次いで、その状態で、図６に示すごとく、加圧部材６における環状バネ部６１を、隙間５３に挿入配置する。すなわち、積層方向Ｘ及び横方向Ｙの双方に直交する方向（以下、この方向を適宜「高さ方向Ｚ」という。）から、環状バネ部６１を隙間５３に挿入する。
このとき、加圧部材６における第１突出部６２１及び第２突出部６２２は、冷却管３よりも高さ方向Ｚに突出した状態にある。本例においては、第１突出部６２１及び第２突出部６２２は、冷却管３と半導体モジュール２の本体部（図示しない端子を除いた部分）との何れからも高さ方向Ｚに突出している。

次いで、把持治具７１を徐々に開いて、第１突出部６２１と第２突出部６２２とが互いに離れる方向へ相対的に移動させ、ユニット押圧部６１１を補強板４１に圧接するとともに、被支承部６１２を支承部５１（ケース５の後板部５０３）に圧接する（図１、図２参照）。そして、把持治具７１を第１突出部６２１及び第２突出部６２２から外す。
これにより、加圧部材６の付勢力によって、半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに圧縮し、冷却器３０における冷却管３を連結する連結管３２が変形する。これに伴い、隣り合う冷却管３の間に配置された半導体モジュール２が両主面から冷却管３によって圧接されることとなる。その結果、半導体モジュール２と冷却管３とが大きな圧力で密着することとなり、両者の間の熱交換効率を向上させることができる。

なお、この状態における、加圧部材６のユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ｄ）は、図４に示す自由状態における加圧部材６のユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ａ）よりも小さく、図５に示す隙間５３の幅ｃよりも大きい。
つまり、上述してきた、幅ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ａ＞ｄ＞ｃ＞ｂの関係にある（図１、図２、図４、図５）。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、加圧部材６が第１突出部６２１及び第２突出部６２２を有する。そして、第１突出部６２１と第２突出部６２２とを相対的に移動させる（近付ける）ことによって、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ａ、ｂ、ｄ）を小さくすることができるよう構成されている。これにより、図５、図６に示すごとく、ケース５内における加圧部材６を配置するスペース（隙間５３）が小さくても、加圧部材６を容易に電力変換装置１に組み付けることができる。

すなわち、図１、図６に示すごとく、加圧部材６は、第１突出部６２１及び第２突出部６２２を有するため、加圧部材６を電力変換装置１に組み付ける際に、半導体積層ユニット４と支承部５１との間の隙間５３に加圧部材６が配置された状態においても、第１突出部６２１及び第２突出部６２２は半導体積層ユニット４と支承部５１との間からオフセットされた位置に配置される。つまり、この状態においても、把持治具７１は半導体積層ユニット４と支承部５１との間からオフセットされた位置に配置される。それゆえ、半導体積層ユニット４と支承部５１との間の隙間５３を特に広げる必要もなく、ケース５を大きくする必要がない。

また、図５、図６に示すごとく、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ｂ）を小さくした状態で、ケース５内の所定の隙間５３に加圧部材６を配置するため、該所定の隙間５３の幅ｃを小さくしておくことができる。
また、このように、ケース５の内部で加圧部材６を自由状態（図４の状態）から弾性変形状態（図５あるいは図１の状態）へ変形させる必要がないため、加圧部材６をケース５内に配置した後に、改めて加圧部材５を支承する支承ピン（図１８の符号９７参照）を配置する必要もない。それゆえ、部品点数及び製造工数を低減することができる。

また、図３、図４に示すごとく、加圧部材６は、外周面にユニット押圧部６１１及び被支承部６１２を形成した環状バネ部６１と、環状バネ部６１から外方へ突出した第１突出部６２１及び第２突出部６２２とからなる。そのため、第１突出部６２１と第２突出部６２２とを相対的に移動させた（近付けた）とき、その変位が環状バネ部６１の全体に均一に伝わりやすい。そのため、第１突出部６２１と第２突出部６２２とにおける操作によって、ユニット押圧部６１１と被支承部６１２との間の距離（幅ａ、ｂ、ｄ）を容易かつ安定して変動させやすい。その結果、加圧部材６を電力変換装置１に組み付けやすくなる。

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、かつ部品点数を低減することができる電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、加圧部材６を、半導体積層ユニット４の前端面４２とケース５の内部構造体５２０に設けた前方平面部５２との間に配置した例である。
本例の場合には、半導体積層ユニット４の前端面４２に補強板４１を配置し、該補強板４１と前方平面部５２との間に、加圧部材６を配置してある。それゆえ、本例においては、前方平面部５２が、加圧部材６の被支承部６１２を支承する支承部５１となる。

半導体積層ユニット４の後端面４３は、ケース５における後板部５０３に当接している。
これにより、半導体積層ユニット４は、加圧部材６によって、積層方向Ｘにおける後板部５０３側へ向かって押圧されている。
また、加圧部材５は、冷却器３０における冷媒導入管３３１と冷媒排出管３３２との間に配置されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、実施例１と同様に、小型化が容易となり、生産性に優れ、かつ部品点数を低減することができる電力変換装置を提供することができる。

（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、加圧部材６におけるユニット押圧部６１１及び被支承部６１２にそれぞれ平面部６１３を設けた例である。
すなわち、図９に示すごとく、加圧部材６における環状バネ部６１に、２つの平面部６１３を設け、これらをユニット押圧部６１１及び被支承部６１２としている。図１０に示すごとく、加圧部材６を電力変換装置１に組み付けた状態においては、一対の平面部６１３は、それぞれ、半導体積層ユニット４の後端面４３に配置した補強板４１と、ケース５の後板部５０３（支承部５１）とに面接触している。

したがって、一対の平面部６１３は、加圧部材６を電力変換装置１に組み付けた状態において平行となる。それゆえ、自由状態においては、加圧部材６における一対の平面部６１３は、第１突出部６２１及び第２突出部６２２の突出方向に向かって若干広がるような状態にある。
また、本例においては、加圧部材６と半導体積層ユニット４の後端面４３との間に、補強板４１（図１、図２参照）を介在させていない。つまり、加圧部材６のユニット押圧部６１が半導体積層ユニット４の後端面４３すなわち冷却管３の主面に直接接触している。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、半導体積層ユニット４の後端面４３すなわち冷却管３の主面に対して、ユニット押圧部６１による押圧力が平面部６１３において付与されることとなる。それゆえ、冷却管３の変形を効果的に防止することができる。更には、加圧部材６と冷却管３との間における、加圧力を分散させるための補強板４１を廃止することができるため、部品点数の少なくすることができる。

また、加圧部材６における被支承部６１２が平面部６１３を有することによって、ケース５における支承部５１に対して、被支承部６１２の押圧力が平面部６１３において付与されることとなるため、支承部５１の変形すなわちケース５の後板部５０３の変形を効果的に防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１１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の一端に複数個並列配置した電力変換装置１の例である。
上記加圧部材６は、横方向Ｙに直交する断面の形状が、実施例１において用いた加圧部材６（図４）と同様に表れ、横方向Ｙの長さが短い形状を有する。
この加圧部材６を、半導体積層ユニット４の後端面４３に配された補強板４１とケース５の後板部５０３における支承部５１との間の隙間５３に、複数個（本例においては３個）並列配置してある。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、半導体積層ユニット４の寸法や形状に応じて、加圧部材６の配設数を変更することによって、１種類の加圧部材６を用いて、種々の寸法及び形状の電力変換装置１に対応することができる。その結果、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。つまり、加圧部材６の大きさ及び形状を変えなくても、例えば電力変換装置１の横方向Ｙの寸法が大きい場合には、加圧部材６の配設数を増やし、電力変換装置１の横方向Ｙの寸法が小さい場合には、加圧部材６の配設数を減らすだけで対応することができる。

また、個々の加圧部材６の付勢力を小さくすることができるため、組み付け時における加圧部材６の弾性変形を容易に行うことができる。その結果、電力変換装置１への加圧部材６の組み付け性を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、加圧部材６を、螺旋状に形成されたコイルバネによって構成した例である。
コイルバネの伸縮方向の一端にユニット押圧部６１１及び第１突出部６２１が形成され、コイルバネの伸縮方向の他端に被支承部６１２及び第２突出部６２２が形成されていている。

つまり、コイルバネからなる加圧部材６を、その一部が冷却管３よりも高さ方向Ｚに突出するように、半導体積層ユニット４の後端面４３に配された補強板４１とケース５の後板部５０３（支承部５１）との間に配置してある。そして、冷却管３よりも高さ方向Ｚに突出した部分における、積層方向Ｘの両端が、第１突出部６２１及び第２突出部６２２となる。
そして、加圧部材６を電力変換装置１に組み付ける際には、把持治具によって、第１突出部６２１と第２突出部６２２とを互いに近付けることにより、コイルバネを圧縮するように、加圧部材６を変形させる。

その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、上記加圧部材６を複数個並列配置することもできる。つまり、本例と実施例３とを組み合わせたような実施態様も可能である。

（実施例６）
本例は、図１４〜図１７に示すごとく、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に当接する当接面を有する当接プレート６３と、該当接プレート６３における当接面と反対側の面に配された板バネ６４とからなる加圧部材６を用いた電力変換装置１の例である。
当接プレート６３にユニット押圧部６１及び第１突出部６２１がそれぞれ形成され、板バネ６４に被支承部６１２及び第２突出部６２２がそれぞれ形成されている。

当接プレート６３は、上記当接面すなわちユニット押圧部６１１が、半導体積層ユニット４の後端面４３すなわち積層方向Ｘの一端における冷却管３の主面に、面接触するよう構成され、横方向Ｙに長い平板状の金属板からなる。そして、図１６に示すごとく、当接プレート６３における横方向Ｙの両端部付近において、高さ方向Ｚの同一方向に、一対の第１突起部６２１が突出している。

板バネ６４は、図１４に示すごとく、高さ方向Ｚから見た形状が、当接プレート６３側に向って凸状に湾曲した形状を有する。そして、板バネ６４は、横方向Ｙの中央部において当接プレート６３に当接するとともに、横方向Ｙの両端部に、ケース５の後板部５０３（支承部５１）に当接する被支承部６１２を設けてなる。また、図１７に示すごとく、板バネ６４における横方向Ｙの両端部付近において、高さ方向Ｚの同一方向に、一対の第２突起部６２２が突出している。
図１４、図１５に示すごとく、当接プレート６３における第１突出部６２１と板バネ６４における第２突出部６２２とは、互いに積層方向Ｘに略重なる位置に形成されている。なお、当接プレート６３は炭素鋼からなり、板バネ６４はばね鋼材からなる。

本例の加圧部材６を、電力変換装置１に組み付ける際には、ケース５の外において、当接プレート６３と板バネ６４とを重ね合わせた状態で、第１突出部６２１と第２突出部６２２とを、把持治具によって挟持すると共に両者を互いに近付ける。これにより、板バネ６４を弾性変形させた状態で、半導体積層ユニット４の後端面４３とケース５の後板部５０３との間の隙間に、加圧部材６を挿入配置する。

その後、把持治具を第１突出部６２１及び第２突出部６２２から解除することにより、当接プレート６３におけるユニット押圧部６１１を半導体積層ユニット４の後端面４３に圧接するとともに、板バネ６４における被支承部６１２をケース５の後板部５０３（支承部５１）に圧接する。

なお、加圧部材６と半導体積層ユニット４の後端面４３との間には、実施例１において用いた補強板４１は介在しておらず、加圧部材６と半導体積層ユニット４とは直接接触している。本例の場合には、加圧部材６における当接プレート６３が、実施例１における補強板４１の役割を果たしている。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、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 ケース
５１ 支承部
６ 加圧部材
６１１ ユニット押圧部
６１２ 被支承部
６２１ 第１突出部
６２２ 第２突出部

Claims (7)

1. 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両主面から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、ケース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端部には、該半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する加圧部材が配されており、
   該加圧部材は、上記半導体積層ユニットを押圧するユニット押圧部と、上記ケース内の支承部に支承されると共に該支承部を上記半導体積層ユニットと反対側に押圧する被支承部とを有し、
   上記ユニット押圧部及び上記被支承部には、積層方向に直交する方向へ上記冷却管よりも突出した第１突出部及び第２突出部がそれぞれ連続形成されており、
   上記第１突出部と上記第２突出部とを相対的に移動させることによって、上記ユニット押圧部と上記被支承部との間の距離を小さくすることが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。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記加圧部材は、解放部を一部に有する環状に形成された環状バネ部を有し、該環状バネ部の外周面に上記ユニット押圧部及び上記被支承部が形成されており、上記第１突出部及び上記第２突出部は、上記環状バネ部における上記解放部に対向する一対の解放端から外方へ突出して形成されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置において、上記ユニット押圧部は平面部を有することを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項３に記載の電力変換装置において、上記上記被支承部は平面部を有することを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記加圧部材は、螺旋状に形成されたコイルバネによって構成されており、該コイルバネの伸縮方向の一端に上記ユニット押圧部及び上記第１突出部が形成され、上記コイルバネの伸縮方向の他端に上記被支承部及び上記第２突出部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
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、上記加圧部材は、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に複数個並列配置されていることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項１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の積層方向の一端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板バネとからなり、上記当接プレートに上記ユニット押圧部及び上記第１突出部がそれぞれ形成され、上記板バネに上記被支承部及び上記第２突出部がそれぞれ形成されていることを特徴とする電力変換装置。

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